JP2003298183A - Compound semiconductor laser and compound semiconductor laser element - Google Patents

Compound semiconductor laser and compound semiconductor laser element

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JP2003298183A
JP2003298183A JP2002104223A JP2002104223A JP2003298183A JP 2003298183 A JP2003298183 A JP 2003298183A JP 2002104223 A JP2002104223 A JP 2002104223A JP 2002104223 A JP2002104223 A JP 2002104223A JP 2003298183 A JP2003298183 A JP 2003298183A
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JP
Japan
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compound semiconductor
semiconductor laser
refractive index
light
layer
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Application number
JP2002104223A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Akimoto
克弥 秋元
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound semiconductor laser capable of oscillating at at least two different wavelengths and making equal all of the emission positions of the light having these different wavelengths, and a compound semiconductor laser element capable of taking out light having an arbitrary wavelength from among light having different wavelengths. <P>SOLUTION: The compound semiconductor laser is a compound semiconductor laser comprising a resonator having a two- or three-dimensional refractive index periodic structure and having at least two different oscillating wavelengths, and the refractive index periodic structure has at least two different repetitive periods. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも2つの
異なる波長で発振することが可能な化合物半導体レー
ザ、及び異なる波長の光の中から任意の波長の光を取り
出すことが可能な化合物半導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor laser capable of oscillating at least two different wavelengths, and a compound semiconductor laser device capable of extracting light of an arbitrary wavelength from light of different wavelengths. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】現在用いられている半導体レーザの構造
としては、素子端部を反射鏡として共振器を形成するフ
ァブリーペロー型、活性領域の外側に回析格子を刻んだ
ブラッグ反射(DBR)形、光ガイド層に沿って回析格子
を刻んだ分布帰還(DFB)形等が一般的であり、幅広い
分野でこれらのレーザが応用されている。
2. Description of the Related Art The structure of a semiconductor laser currently in use is a Fabry-Perot type in which a resonator is formed by using an element end as a reflection mirror, and a Bragg reflection (DBR) type in which a diffraction grating is engraved outside the active region. The distributed feedback (DFB) type in which a diffraction grating is cut along the optical guide layer is generally used, and these lasers are applied in a wide range of fields.

【0003】また、近年高速大容量の光通信用2次元ア
レイ光源等への応用や光デバイスの小型化への期待か
ら、基板面に垂直な方向に光を射出する面発光レーザと
呼ばれる発光デバイスが注目されている。その中でも特
に垂直共振器型面発光半導体レーザ(VCSEL)と呼ばれ
るレーザが有望視され、開発が進められている。
Further, in recent years, due to the application to a high-speed and large-capacity two-dimensional array light source for optical communication and the expectation for miniaturization of optical devices, a light emitting device called a surface emitting laser which emits light in a direction perpendicular to the substrate surface. Is attracting attention. Among them, a laser called a vertical cavity surface emitting semiconductor laser (VCSEL) is particularly promising and is under development.

【0004】ファブリーペロー型レーザでは素子端面間
の距離、すなわち素子の大きさで発振波長が決定され
る。DBR型レーザやDFB型レーザでは回折格子の形状、具
体的には回折格子を形成する材料及び回折格子の周期に
より発振波長が決定される。このようにして決定される
発振波長は、多少の幅を有するものの基本的にある1つ
の値しか取り得ない(ただし、ここでいう1つの波長に
はいわゆる二倍波、三倍波等も含む)。このことは、単
一波長でのみ発振するという目的においては利点となり
得るが、逆に言えばある1つの波長でしか発振すること
ができず、複数の発振波長に対応した共振器とすること
が困難であることを意味している。このような不都合は
VCSELにおいても同様に発生する。
In the Fabry-Perot type laser, the oscillation wavelength is determined by the distance between the element end faces, that is, the size of the element. In the DBR type laser and the DFB type laser, the oscillation wavelength is determined by the shape of the diffraction grating, specifically, the material forming the diffraction grating and the period of the diffraction grating. Although the oscillation wavelength determined in this way has a certain width, it can basically take only one value (however, one wavelength here includes so-called second harmonic, third harmonic, etc.). . This can be advantageous for the purpose of oscillating only at a single wavelength, but conversely, it can only oscillate at one certain wavelength, and a resonator corresponding to a plurality of oscillation wavelengths can be used. It means difficult. Such inconvenience
The same occurs in VCSEL.

【0005】この問題の原因は、上記のいずれのレーザ
においても共振器の構造が一次元的であるために、発振
波長を1つしか選択できないという物理的本質に由来す
る。このため、異なる複数の発光波長のレーザを必要と
する場合には、それぞれの発光波長で発振するレーザ素
子を複数用意し、それぞれのレーザ素子を独立に制御す
る必要がある。この場合、当然ながら素子の数に比例し
てコストが上昇するという問題を生じる。さらに、各素
子からのレーザ光の射出位置が異なるため、レーザ光の
経路を一致させるには複雑な光学系と調整を必要とし、
更なるコストの上昇を招くという問題を生じる。
The cause of this problem comes from the physical essence that only one oscillation wavelength can be selected because the structure of the resonator is one-dimensional in any of the above lasers. Therefore, when lasers of different emission wavelengths are required, it is necessary to prepare a plurality of laser elements that oscillate at the respective emission wavelengths and control each laser element independently. In this case, of course, there arises a problem that the cost increases in proportion to the number of elements. Furthermore, since the emission position of the laser light from each element is different, a complicated optical system and adjustment are required to match the laser light paths,
There is a problem that the cost is further increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、少なくとも2つ以上の異なる波長で発振することが
でき、これら異なる波長の光の放射位置を全て等しくす
ることができる化合物半導体レーザ、及び異なる波長の
光の中から任意の波長の光を取り出すことができる化合
物半導体レーザ素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a compound semiconductor laser capable of oscillating at least two or more different wavelengths and to make the emission positions of light of these different wavelengths all equal. It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor laser device capable of extracting light having an arbitrary wavelength from lights having different wavelengths.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、フォトニック結晶(誘電率が異な
る複数の媒質からなる人工的な多次元周期構造)を共振
器として利用する化合物半導体レーザにおいて、フォト
ニック結晶部を少なくとも2つの異なる周期を有する構
造とすることにより2つ以上の異なる波長で発振が可能
であることを発見し、本発明に想到した。
As a result of earnest research in view of the above object, the present inventor uses a photonic crystal (an artificial multidimensional periodic structure composed of a plurality of media having different dielectric constants) as a resonator. In the compound semiconductor laser, it has been discovered that it is possible to oscillate at two or more different wavelengths by making the photonic crystal portion have a structure having at least two different periods, and the present invention has been made.

【0008】すなわち、本発明の化合物半導体レーザ
は、2次元又は3次元の屈折率周期構造を有する共振器
を備えた化合物半導体レーザであって、少なくとも2つ
の異なる発振波長を有し、かつ前記屈折率周期構造が少
なくとも2つの異なる繰り返し周期を有することを特徴
とする。
That is, the compound semiconductor laser of the present invention is a compound semiconductor laser provided with a resonator having a two-dimensional or three-dimensional refractive index periodic structure, having at least two different oscillation wavelengths, and The periodic structure is characterized by having at least two different repeating periods.

【0009】屈折率周期構造は、高屈折率媒質中に低屈
折率媒質からなる球、立方体、直方体、円孔、円柱、角
孔、及び角柱からなる群から選ばれた少なくとも1種が
周期的に形成された構造であるか、又は低屈折率媒質中
に高屈折率媒質からなる球、立方体、直方体、円孔、円
柱、角孔、及び角柱からなる群から選ばれた少なくとも
1種が周期的に形成された構造であるのが好ましい。ま
た、低屈折率媒質に対する高屈折率媒質の誘電率の比が
4〜25であるのが好ましい。さらに、屈折率周期構造を
形成する少なくとも1つの材料が、窒素、水素、アルゴ
ン、ネオン、及びキセノンからなる群から選ばれた少な
くとも1種を含む気体であるのが好ましい。
The refractive index periodic structure has at least one periodic structure selected from the group consisting of a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, and a prism formed of a low refractive index medium in a high refractive index medium. Or at least one selected from the group consisting of a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, and a prism formed of a high refractive index medium in a low refractive index medium. It is preferably a structurally formed structure. Further, the ratio of the dielectric constant of the high refractive index medium to the low refractive index medium is preferably 4 to 25. Further, it is preferable that at least one material forming the refractive index periodic structure is a gas containing at least one selected from the group consisting of nitrogen, hydrogen, argon, neon, and xenon.

【0010】化合物半導体は、それぞれ異なる波長の発
光を生じる少なくとも2つの活性層を有するのが好まし
い。異なる波長の少なくとも1つの波長が770nm〜790nm
であり、他の少なくとも1つの波長が640nm〜660nmであ
るのが好ましい。また、異なる波長の光を放射する位置
が、波長に関わらず全て同じ位置となるのが好ましい。
The compound semiconductor preferably has at least two active layers which emit light of different wavelengths. At least one of the different wavelengths is 770nm-790nm
And at least one other wavelength is preferably 640 nm to 660 nm. Further, it is preferable that the positions of emitting light of different wavelengths are all the same regardless of the wavelength.

【0011】化合物半導体は、少なくともその一部が、
III-V族化合物半導体により構成されるのが好ましく、
レーザの発振方法として活性層の発光領域に電流を注入
する手段を有するのが好ましい。
At least a part of the compound semiconductor is
It is preferably composed of a III-V compound semiconductor,
As a laser oscillation method, it is preferable to have a means for injecting a current into the light emitting region of the active layer.

【0012】本発明の化合物半導体レーザ素子は、上記
化合物半導体レーザの光取り出し面上に偏光子を備えた
ことを特徴とする。光取り出し面上に備えた偏光子によ
り、活性層で発生した異なる波長の光の中から任意の1
つの波長の光を取り出すことが可能である。
The compound semiconductor laser device of the present invention is characterized in that a polarizer is provided on the light extraction surface of the compound semiconductor laser. The polarizer provided on the light extraction surface allows any one of the different wavelengths of light generated in the active layer.
It is possible to extract light of one wavelength.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例による化
合物半導体レーザの平面図であり、図2は図1のA-A断
面図である。
1 is a plan view of a compound semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【0014】図2に示すように、n型GaAs基板1の第一
主面上にn型InGaPクラッド層2が形成され、このn型ク
ラッド層2の上にアンドープAlGaAs分離閉じ込めヘテロ
構造(SCH)層3、アンドープAlGaAs/AlGaAs多重量子
井戸(MQW)活性層4、アンドープAlGaAs SCH層5、ア
ンドープAlGaAs/AlGaAs MQW活性層6、アンドープAlGa
As SCH層7、p型InGaPクラッド層8、及びp型GaAsコン
タクト層9が形成されている。p型コンタクト層9の上
には部分的にp型表面電極11が形成されており、また基
板1の裏面にはn型裏面電極10が形成されている。さら
にp型電極11にはワイヤ12がボンディングされている。
As shown in FIG. 2, an n-type InGaP cladding layer 2 is formed on the first main surface of an n-type GaAs substrate 1, and an undoped AlGaAs separate confinement heterostructure (SCH) is formed on the n-type cladding layer 2. Layer 3, undoped AlGaAs / AlGaAs multiple quantum well (MQW) active layer 4, undoped AlGaAs SCH layer 5, undoped AlGaAs / AlGaAs MQW active layer 6, undoped AlGa
An As SCH layer 7, a p-type InGaP clad layer 8 and a p-type GaAs contact layer 9 are formed. A p-type front surface electrode 11 is partially formed on the p-type contact layer 9, and an n-type back surface electrode 10 is formed on the back surface of the substrate 1. Further, a wire 12 is bonded to the p-type electrode 11.

【0015】化合物半導体レーザを構成する半導体とし
ては、III-V化合物半導体、II-VI族化合物半導体等を適
宜使用することができるが、有機金属気相成長(MOCV
D)法又は分子線エピタキシー(MBE)法を適用する観点
から、化合物半導体の少なくとも一部はIII族元素(A
l、Ga、In等)及びV族元素(N、P、As、Sb等)からなる
III-V族化合物半導体から構成されるのが好ましい。
As the semiconductor constituting the compound semiconductor laser, a III-V compound semiconductor, a II-VI group compound semiconductor or the like can be appropriately used, but metal organic vapor phase epitaxy (MOCV
From the viewpoint of applying the D) method or the molecular beam epitaxy (MBE) method, at least a part of the compound semiconductor is a group III element (A
l, Ga, In, etc.) and V group elements (N, P, As, Sb, etc.)
It is preferably composed of a III-V compound semiconductor.

【0016】基板は必ずしもGaAs基板である必要はな
く、発振波長に応じてInP、サファイア等からなる基板
を用いてもよい。
The substrate is not necessarily a GaAs substrate, and a substrate made of InP, sapphire or the like may be used depending on the oscillation wavelength.

【0017】n型クラッド層2及びp型クラッド層8は、
高屈折率の誘電体材料により形成されるのが好ましい。
クラッド層を形成する材料としては、III-V族化合物半
導体等を用いることができる。具体例としては、InP、G
aAs、InGaAs、InGaAsP等が挙げられる。
The n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 8 are
It is preferably formed of a high refractive index dielectric material.
As a material for forming the cladding layer, a III-V group compound semiconductor or the like can be used. As a specific example, InP, G
Examples include aAs, InGaAs, InGaAsP and the like.

【0018】活性層は単一の半導体材料により形成され
ていても、単一又は多重量子井戸構造により形成されて
いてもよい。多重量子井戸(MQW)構造の場合、例えば
井戸層をInGaAs、AlGaAs等で形成し、障壁層をGaAs、Al
GaAs等で形成することができる。井戸層及び障壁層をと
もにAlGaAsにより形成する場合(AlGaAs/AlGaAs)に
は、障壁層のAlGaAsが井戸層のAlGaAsよりバンドギャッ
プエネルギーが大きくなるように組成比を設定する。本
発明の好ましい実施例では、アンドープ多重量子井戸
(MQW)構造を有する2つの活性層4、6が、活性層よ
りもバンドギャップエネルギーの大きいアンドープAlGa
As分離閉じ込めヘテロ構造(SCH)層3、5、7に挟まれ
て形成されている。このようにダブルへテロ構造とする
ことによりキャリアを活性層に集中させることができ
る。
The active layer may be formed of a single semiconductor material or a single or multiple quantum well structure. In the case of a multiple quantum well (MQW) structure, for example, the well layer is made of InGaAs, AlGaAs, etc., and the barrier layer is GaAs, Al.
It can be formed of GaAs or the like. When both the well layer and the barrier layer are made of AlGaAs (AlGaAs / AlGaAs), the composition ratio is set so that the band gap energy of AlGaAs of the barrier layer is larger than that of AlGaAs of the well layer. In a preferred embodiment of the present invention, the two active layers 4, 6 having an undoped multiple quantum well (MQW) structure have an undoped AlGa having a bandgap energy larger than that of the active layers.
It is formed by being sandwiched between As separate confinement heterostructure (SCH) layers 3, 5, and 7. By thus forming the double hetero structure, carriers can be concentrated in the active layer.

【0019】本発明の化合物半導体レーザは、少なくと
も2つ以上の異なる発振波長を有する。活性層で発生す
る光の波長は活性層のバンドギャップにより規定される
ため、2つの活性層4、6を異なるバンドギャップを有
する半導体から形成し、それぞれのバンドギャップを適
切に設定することにより所望する2つの波長の発光を得
ることができる。活性層で2つ以上の異なる波長の光を
発生させるための方法としては、十分に広い発光スペク
トルを持つ活性層を形成する方法と異なる波長で発光す
る複数の活性層を形成する方法がある。いずれの方法を
用いてもよいが、製造の容易さの観点からは後者の方法
が望ましい。勿論、両者の方法を併用してもよい。
The compound semiconductor laser of the present invention has at least two or more different oscillation wavelengths. Since the wavelength of light generated in the active layer is defined by the band gap of the active layer, it is desirable to form the two active layers 4 and 6 from semiconductors having different band gaps and set the respective band gaps appropriately. It is possible to obtain light emission of two wavelengths. As a method for generating light of two or more different wavelengths in the active layer, there are a method of forming an active layer having a sufficiently broad emission spectrum and a method of forming a plurality of active layers emitting light of different wavelengths. Either method may be used, but the latter method is preferable from the viewpoint of ease of production. Of course, both methods may be used together.

【0020】化合物半導体レーザの発振波長は、CD-R/
RWドライブとしてもDVDドライブとしても使える光学ド
ライブへ応用する観点から、少なくとも1つの波長が77
0nm〜790nmの範囲にあり、他の少なくとも1つの波長が
640nm〜660nmの範囲にあるのが好ましい。
The oscillation wavelength of the compound semiconductor laser is CD-R /
From the viewpoint of application to an optical drive that can be used as both an RW drive and a DVD drive, at least one wavelength is
In the range 0nm to 790nm, with at least one other wavelength
It is preferably in the range of 640 nm to 660 nm.

【0021】発振方法は、光デバイスへの応用の観点か
ら活性層の発光領域に電流を注入することにより発振す
るのが好ましい。
From the viewpoint of application to an optical device, the oscillation method preferably oscillates by injecting a current into the light emitting region of the active layer.

【0022】図1に示すように、p型表面電極11の中央
部に円形の貫通孔が形成されp型コンタクト層9が露出
している。露出したp型コンタクト層9には、縦、横そ
れぞれ所定の間隔に設定した長方格子が、それぞれの格
子点に円孔を設けることにより形成されている。図2に
示すようにこれら複数の円孔は化合物半導体の積層体を
貫通し、基板1まで達している。また、それぞれの円孔
には空気が充填されている。p型クラッド層8にはこの
ようにして空気からなる円孔が周期的に配置された2次
元フォトニック結晶構造が形成されている。フォトニッ
ク結晶構造は2次元に限られず、3次元であってもよ
い。
As shown in FIG. 1, a circular through hole is formed in the central portion of the p-type surface electrode 11 to expose the p-type contact layer 9. On the exposed p-type contact layer 9, rectangular lattices set at predetermined intervals in vertical and horizontal directions are formed by forming circular holes at respective lattice points. As shown in FIG. 2, the plurality of circular holes penetrate the compound semiconductor stacked body and reach the substrate 1. In addition, each circular hole is filled with air. In this way, the p-type cladding layer 8 is formed with a two-dimensional photonic crystal structure in which circular holes made of air are periodically arranged. The photonic crystal structure is not limited to two dimensions and may be three dimensions.

【0023】フォトニック結晶は2次元又は3次元の屈
折率周期構造により形成され、共振器として作用する。
発光層で発生した光は、p型クラッド層8に形成された
屈折率周期構造により回折される。屈折率周期構造の所
定の周期に光の波長が一致する場合には、その周期に対
応する波長において光の位相条件が規定される。位相が
規定された光は活性層に伝搬し誘導放出を促す。誘導放
出により波長及び位相が規定された光が発生し、それが
屈折率周期構造に伝搬する。このようにして特定の波長
及び位相を有する光の増幅が繰り返される。
The photonic crystal is formed of a two-dimensional or three-dimensional periodic refractive index structure and acts as a resonator.
The light generated in the light emitting layer is diffracted by the refractive index periodic structure formed in the p-type cladding layer 8. When the wavelength of light coincides with a predetermined period of the refractive index periodic structure, the phase condition of light is defined at the wavelength corresponding to the period. The light whose phase is defined propagates to the active layer and promotes stimulated emission. The stimulated emission produces light having a defined wavelength and phase, which propagates to the refractive index periodic structure. In this way, amplification of light having a specific wavelength and phase is repeated.

【0024】本発明の化合物半導体レーザは、2次元又
は3次元の屈折率周期構造を有し、かつ屈折率周期構造
が少なくとも2つの異なる繰り返し周期を有する。複数
の異なる繰り返し周期を設けることにより、複数の活性
層により発生した光の波長及び位相をそれぞれ規定する
ことができる。図1に示す化合物半導体レーザでは、長
方格子の縦及び横の間隔をそれぞれ異なる間隔に設定す
ることにより2つの異なる繰り返し周期が形成されてい
る。このようにフォトニック結晶部を少なくとも2つの
異なる周期構造とすることにより、少なくとも2つの異
なる波長で発振することが可能となる。
The compound semiconductor laser of the present invention has a two-dimensional or three-dimensional refractive index periodic structure, and the refractive index periodic structure has at least two different repeating periods. By providing a plurality of different repetition periods, it is possible to respectively define the wavelength and phase of the light generated by the plurality of active layers. In the compound semiconductor laser shown in FIG. 1, two different repeating periods are formed by setting the vertical and horizontal intervals of the rectangular lattice to different intervals. By thus forming the photonic crystal portion with at least two different periodic structures, it is possible to oscillate at at least two different wavelengths.

【0025】2次元又は3次元の屈折率周期構造を構成
する材料は、p型クラッド層8との屈折率の差が大きい
材料を用いるのが好ましい。屈折率の差を大きくとるこ
とにより、屈折率の大きい媒質内に光を閉じ込めること
ができる。さらに、低屈折率媒質に対する高屈折率媒質
の誘電率の比が4〜25となる材料により構成するのが好
ましい。共振器としての効果的な組み合わせは、空気に
対する比誘電率(以下単に「比誘電率」と記す)が4〜
25の半導体と、比誘電率が1前後の気体の組み合わせで
ある。比誘電率が1前後の気体としては、好ましくは窒
素、水素、アルゴン、ネオン、キセノン等の半導体との
反応性に乏しい気体である。
As the material forming the two-dimensional or three-dimensional refractive index periodic structure, it is preferable to use a material having a large difference in refractive index from the p-type cladding layer 8. By making the difference in refractive index large, it is possible to confine light in a medium having a large refractive index. Furthermore, it is preferable to use a material having a dielectric constant ratio of the high refractive index medium to the low refractive index medium of 4 to 25. An effective combination as a resonator has a relative permittivity with respect to air (hereinafter simply referred to as “relative permittivity”) of 4 to
It is a combination of 25 semiconductors and a gas having a relative dielectric constant of about 1. The gas having a relative dielectric constant of about 1 is preferably a gas having poor reactivity with semiconductors such as nitrogen, hydrogen, argon, neon and xenon.

【0026】屈折率周期構造は任意の構造とすることが
できるが、製造の容易さの観点からできる限り単純な構
造が望ましい。例えば、高屈折率媒質中に低屈折率媒質
(空気、空気とほぼ同じ屈折率を有する気体等)を封入
した球、立方体、直方体、円孔、円柱、角孔、角柱等の
空間を周期的に配列する構造や、低屈折率媒質(空気、
空気とほぼ同じ屈折率を有する気体等)中に高屈折率媒
質からなる球、立方体、直方体、円孔、円柱、角孔、角
柱等を周期的に配列する構造が好ましい。少なくとも2
つの異なる繰り返し周期を有する屈折率周期構造は、そ
れぞれ異なる構造により形成されていてもよい。また周
期的な配列は上記長方格子に限られず、三角格子、正方
格子、六角格子等であってもよい。
The refractive index periodic structure can be any structure, but a simple structure is preferable from the viewpoint of ease of manufacture. For example, a space such as a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, or a prism in which a low refractive index medium (air, a gas having a refractive index almost the same as that of air, etc.) is enclosed in a high refractive index medium is periodic. Structure and low refractive index medium (air,
A structure in which a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, a prism, etc., which are made of a high refractive index medium, are periodically arranged in a gas having a refractive index substantially the same as that of air) is preferable. At least 2
The refractive index periodic structure having three different repeating periods may be formed by different structures. The periodic array is not limited to the rectangular lattice, and may be a triangular lattice, a square lattice, a hexagonal lattice, or the like.

【0027】フォトニック結晶におけるフォトニックバ
ンドギャップの計算方法は、例えば、井上久遠:応用物
理64,19(1995)「二次元フォトニックバンド結晶」に記
載されている。このような計算手法を用いることで所望
の発振波長に対応したフォトニック結晶共振器を設計す
ることができる。
The calculation method of the photonic band gap in the photonic crystal is described, for example, in Hisae Inoue: Applied Physics 64, 19 (1995) “Two-dimensional photonic band crystal”. By using such a calculation method, a photonic crystal resonator corresponding to a desired oscillation wavelength can be designed.

【0028】p型表面電極11及びn型裏面電極10は、良好
なボンディング特性、下層との良好なオーミック特性、
下層との密着性等を満たすように形成されるのが好まし
い。例えば金属層及び酸化物層による積層電極とするこ
とができる。これら金属層及び酸化物層は公知の方法で
形成することができる。さらに各電極10、11にオーミッ
ク性を付与するための熱処理(アロイング)を施しても
よい。
The p-type front surface electrode 11 and the n-type back surface electrode 10 have good bonding characteristics, good ohmic characteristics with the lower layer,
It is preferably formed so as to satisfy the adhesiveness with the lower layer. For example, a laminated electrode including a metal layer and an oxide layer can be used. These metal layer and oxide layer can be formed by a known method. Further, the electrodes 10 and 11 may be subjected to heat treatment (alloying) for imparting ohmic properties.

【0029】図8は本発明の別の実施例による化合物半
導体レーザの層構造を示す縦断面図であり、図9は図8
のB-B断面図である。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing the layer structure of a compound semiconductor laser according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is shown in FIG.
FIG.

【0030】n型GaAs基板17上にn型InGaPクラッド層1
8、アンドープAlGaAs SCH層19、アンドープAlGaAs/AlG
aAs MQW活性層20、アンドープAlGaAs SCH層21、アンド
ープAlGaAs/AlGaAs MQW活性層22、アンドープAlGaAs S
CH層23、及びp型InGaPクラッド層24が形成されている。
p型InGaPクラッド層24の表面には所定の間隔及び所定の
幅を有する平行な溝がストライプ状に形成されている。
その上にp型クラッド層24に形成された溝とは異なる間
隔及び幅のp型InPからなる並列する角柱が溝と直交して
形成されている。さらにその上にp型InGaPクラッド層24
に形成された溝と同じ間隔及び幅のp型InPからなる並列
する角柱がp型InGaPクラッド層24に形成された溝と平行
に形成されている。このようにそれぞれ異なる間隔及び
幅を有する2種類の並列する角柱が交互に直交して積層
されることにより、2種類の直交するp型InPからなる角
柱(及び2種類の直交する空気からなる角柱)の積層が
8回繰り返された3次元フォトニック結晶が形成されて
いる。このように2種類の繰り返し周期を形成すること
により異なる2つの波長で発振することが可能となる。
繰り返し周期の構造(形状、サイズ、間隔等)、材料等
は所望する発振波長等により適宜設定することができ
る。フォトニック結晶以外の部分は図1に示す化合物半
導体レーザと同様である。
The n-type InGaP clad layer 1 is formed on the n-type GaAs substrate 17.
8, undoped AlGaAs SCH layer 19, undoped AlGaAs / AlG
aAs MQW active layer 20, undoped AlGaAs SCH layer 21, undoped AlGaAs / AlGaAs MQW active layer 22, undoped AlGaAs S
A CH layer 23 and a p-type InGaP cladding layer 24 are formed.
On the surface of the p-type InGaP cladding layer 24, parallel grooves having a predetermined interval and a predetermined width are formed in a stripe shape.
Further, parallel prisms made of p-type InP having different intervals and widths from the grooves formed in the p-type clad layer 24 are formed orthogonal to the grooves. On top of that, a p-type InGaP cladding layer 24
Side-by-side prisms made of p-type InP having the same spacing and width as the grooves formed in are formed in parallel with the grooves formed in the p-type InGaP cladding layer 24. In this way, two types of parallel prisms having different intervals and different widths are alternately and orthogonally stacked, so that two types of orthogonal prisms made of orthogonal p-type InP (and prisms made of two types of orthogonal air). A three-dimensional photonic crystal is formed by repeating the lamination of 8) eight times. By thus forming two types of repeating periods, it is possible to oscillate at two different wavelengths.
The structure (shape, size, interval, etc.) of the repeating period, material, etc. can be appropriately set according to the desired oscillation wavelength and the like. The parts other than the photonic crystal are the same as those of the compound semiconductor laser shown in FIG.

【0031】図12は本発明のさらに別の実施例による化
合物半導体レーザの層構造を示す縦断面図である。n型G
aAs基板30上に、n型AlGaInPクラッド層31、アンドープA
lGaAs SCH層32、アンドープAlGaAs/AlGaAs MQW活性層3
3、アンドープAlGaAs SCH層34、アンドープInGaP/AlGa
InP MQW活性層35、アンドープAlGaAs SCH層36、p型AlGa
InPクラッド層37、及びp型GaAsコンタクト層38が形成さ
れている。クラッド層37中には所定の径の円孔が縦及び
横それぞれ所定の間隔で異なる2つの周期により配置さ
れ、2次元フォトニック結晶構造が形成されている。こ
の形態の化合物半導体レーザは、フォトニック結晶構造
を構成する円孔の上にコンタクト層38が形成されるた
め、円孔中に低屈折率媒質又は高屈折率媒質を封入する
ことができる。繰り返し周期の構造(形状、サイズ、間
隔等)、材料等は所望する発振波長等により適宜設定す
ることができる。フォトニック結晶以外の部分は図1に
示す化合物半導体レーザと同様である。
FIG. 12 is a vertical sectional view showing the layer structure of a compound semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention. n type G
On the aAs substrate 30, n-type AlGaInP clad layer 31, undoped A
lGaAs SCH layer 32, undoped AlGaAs / AlGaAs MQW active layer 3
3, undoped AlGaAs SCH layer 34, undoped InGaP / AlGa
InP MQW active layer 35, undoped AlGaAs SCH layer 36, p-type AlGa
An InP clad layer 37 and a p-type GaAs contact layer 38 are formed. In the clad layer 37, circular holes having a predetermined diameter are arranged at two different intervals in the vertical and horizontal directions at different intervals to form a two-dimensional photonic crystal structure. In the compound semiconductor laser of this aspect, since the contact layer 38 is formed on the circular hole forming the photonic crystal structure, the low refractive index medium or the high refractive index medium can be enclosed in the circular hole. The structure (shape, size, interval, etc.) of the repeating period, material, etc. can be appropriately set according to the desired oscillation wavelength and the like. The parts other than the photonic crystal are the same as those of the compound semiconductor laser shown in FIG.

【0032】化合物半導体レーザは、同じ位置から異な
る波長のレーザ光を放射することができるが、用途に応
じて波長ごとに射出位置を変えることができる。
The compound semiconductor laser can emit laser beams of different wavelengths from the same position, but the emission position can be changed for each wavelength depending on the application.

【0033】化合物半導体レーザの2つ以上の発振波長
を全て同時に発振する必要はなく、状況に応じて所望の
波長の光のみを発振すればよい。化合物半導体レーザ
は、2つ以上の異なる波長の光をそれぞれ偏光が異なる
ように発生させることができる。このため、レーザ光の
射出面に偏光子を設置し、偏光子の向きを制御すること
により発振波長を選択することが可能である。
It is not necessary to oscillate all two or more oscillation wavelengths of the compound semiconductor laser at the same time, and it is sufficient to oscillate only light having a desired wavelength depending on the situation. The compound semiconductor laser can generate two or more lights having different wavelengths with different polarizations. Therefore, it is possible to select an oscillation wavelength by installing a polarizer on the emission surface of laser light and controlling the orientation of the polarizer.

【0034】このように偏光子等を利用することにより
光を波長ごとに分離することができる。これに加え、さ
らに一方の波長の光に光路差を与えることにより、例え
ばポンププローブ法のような時間分解分光測定法の光源
として利用することができる。
As described above, light can be separated for each wavelength by using the polarizer or the like. In addition to this, by giving an optical path difference to light of one wavelength, it can be used as a light source for a time-resolved spectroscopic measurement method such as a pump probe method.

【0035】[0035]

【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail by the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0036】実施例1 図1及び図2に示す構造を有する化合物半導体レーザを
下記手順により作製した。
Example 1 A compound semiconductor laser having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured by the following procedure.

【0037】n型(Siドープ)GaAs基板1上に、MOCVD法
によってn型(Siドープ)InGaPクラッド層2、アンドー
プAl0.3Ga0.7As SCH層3、発光波長700 nmのアンドープ
Al0. 3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9As MQW活性層4、アンドープ
Al0.3Ga0.7As SCH層5、発光波長680 nmのアンドープAl
0.3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9As MQW活性層6、アンドープAl
0.3Ga0.7As SCH層7、p型(Znドープ)InGaPクラッド層
8、及びp型(Znドープ)GaAsコンタクト層9を成長さ
せた。
On the n-type (Si-doped) GaAs substrate 1, MOCVD method is used.
N-type (Si-doped) InGaP clad layer 2, and
P Al0.3Ga0.7As SCH layer 3, undoped with emission wavelength of 700 nm
Al0. 3Ga0.7As / Al0.1Ga0.9As MQW active layer 4, undoped
Al0.3Ga0.7As SCH layer 5, undoped Al with emission wavelength of 680 nm
0.3Ga0.7As / Al0.1Ga0.9As MQW active layer 6, undoped Al
0.3Ga0.7As SCH layer 7, p-type (Zn-doped) InGaP cladding layer
8 and a p-type (Zn-doped) GaAs contact layer 9 are grown.
Let

【0038】成長した結晶の表面にレジストを塗布し、
電子線描画装置を用いて縦190 nm間隔、横180 nm間隔の
長方格子の各格子点に直径50 nmの円を描画した。描画
後現像を行い、次いで反応性イオンビームエッチング
(RIE)装置を用いて描画部直下の半導体をドライエッ
チングで除去し、図2に示すように比誘電率10.5のInGa
Pクラッド層8中に比誘電率1の空気からなる円孔を周
期的に配置した2次元フォトニック結晶構造を得た。
A resist is applied to the surface of the grown crystal,
Circles with a diameter of 50 nm were drawn at each lattice point of a rectangular lattice with a vertical 190 nm interval and a horizontal 180 nm interval using an electron beam writer. Development is performed after drawing, and then the semiconductor immediately below the drawing area is removed by dry etching using a reactive ion beam etching (RIE) device. As shown in FIG.
A two-dimensional photonic crystal structure was obtained in which circular holes made of air having a relative dielectric constant of 1 were periodically arranged in the P-clad layer 8.

【0039】次にn型(Siドープ)GaAs基板1の裏面にn
型電極10を形成した。さらに図1に示すようにp型(Zn
ドープ)GaAsコンタクト層9の表面の円孔が形成された
部分を除き、その周囲にp型電極11を形成した。
Next, n is formed on the back surface of the n-type (Si-doped) GaAs substrate 1.
The mold electrode 10 was formed. Furthermore, as shown in Fig. 1, p-type (Zn
A p-type electrode 11 was formed around the portion of the surface of the doped) GaAs contact layer 9 where a circular hole was formed.

【0040】得られた半導体レーザのp型電極11にワイ
ヤ12をボンディングして通電したところ、図3に示すよ
うな発光スペクトルが得られた。図3の長波長側の発光
スペクトルはMQW活性層からの発光が190 nm間隔の周期
に対応するフォトニックバンドによって発振したもので
あり、短波長側の発光スペクトルはMQW活性層からの発
光が180 nm間隔の周期に対応するフォトニックバンドに
よって発振したものである。
When a wire 12 was bonded to the p-type electrode 11 of the obtained semiconductor laser and electricity was applied, an emission spectrum as shown in FIG. 3 was obtained. The emission spectrum on the long wavelength side in Fig. 3 is the emission from the MQW active layer oscillated by the photonic band corresponding to the period of 190 nm intervals, and the emission spectrum on the short wavelength side shows that the emission from the MQW active layer is 180 nm. It is oscillated by the photonic band corresponding to the period of nm interval.

【0041】偏光を測定したところ、長波長側の光は19
0 nm間隔の周期方向、短波長側の光は180 nm間隔の周期
方向の偏光であることがわかった。このことも長波長側
の発光が190 nm間隔の周期に対応する光であり、短波長
側の光は180 nm間隔の周期方向の光であることを示して
いる。
When the polarized light was measured, the light on the long wavelength side was 19
It was found that light on the short wavelength side in the periodic direction with an interval of 0 nm is polarized in the periodic direction with an interval of 180 nm. This also indicates that the light emission on the long wavelength side is light corresponding to a period of 190 nm interval, and the light on the short wavelength side is light of 180 nm interval in the periodic direction.

【0042】実施例2 図4及び図5に示す構造を有する化合物半導体レーザ素
子を下記手順により作製した。
Example 2 A compound semiconductor laser device having the structure shown in FIGS. 4 and 5 was manufactured by the following procedure.

【0043】実施例1で得られた化合物半導体レーザ13
の上部に偏光子14を設置し、化合物半導体レーザ素子を
作製した。次いで偏光子14にギア15を取り付け、さらに
ギア15に接するようにギア16を取り付けた。ギア16を前
後させることで偏光子14を回転させ、通過できる偏光を
選択した。
Compound semiconductor laser 13 obtained in Example 1
A polarizer 14 was installed on the top of the to prepare a compound semiconductor laser device. Next, the gear 15 was attached to the polarizer 14, and the gear 16 was attached so as to be in contact with the gear 15. The polarizer 14 was rotated by moving the gear 16 back and forth to select polarized light that could pass through.

【0044】得られた化合物半導体レーザ素子に電流を
注入して発振した。まずギア15を引いた状態で発光波長
を測定したころ、図6に示すような発光スペクトルが得
られた。次に偏光子14がちょうど90°回転するようにギ
ア16を押し込んで発光波長を測定したところ、図7に示
すような発光スペクトルが得られた。図6及び図7か
ら、偏光子14を制御することにより発振波長を選択でき
ることがわかる。
A current was injected into the obtained compound semiconductor laser device to oscillate. First, when the emission wavelength was measured with the gear 15 pulled, an emission spectrum as shown in FIG. 6 was obtained. Next, the gear 16 was pushed in so that the polarizer 14 rotated exactly 90 °, and the emission wavelength was measured. As a result, an emission spectrum as shown in FIG. 7 was obtained. It can be seen from FIGS. 6 and 7 that the oscillation wavelength can be selected by controlling the polarizer 14.

【0045】実施例3 図8及び図9に示す構造を有する化合物半導体レーザを
下記手順により作製した。
Example 3 A compound semiconductor laser having the structure shown in FIGS. 8 and 9 was manufactured by the following procedure.

【0046】n型(Siドープ)GaAs基板17上に、MOCVD法
によってn型(Siドープ)InGaPクラッド層18、アンドー
プAl0.3Ga0.7As SCH層19、発光波長700 nmのアンドープ
Al0. 3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9As MQW活性層20、アンドープ
Al0.3Ga0.7As SCH層21、発光波長680 nmのアンドープAl
0.3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9As MQW活性層22、アンドープAl
0.3Ga0.7As SCH層23、及びp型(Znドープ)InGaPクラッ
ド層24を成長させた。
On the n-type (Si-doped) GaAs substrate 17, the MOCVD method is used.
N-type (Si-doped) InGaP clad layer 18, Ando
P Al0.3Ga0.7As SCH layer 19, undoped with emission wavelength of 700 nm
Al0. 3Ga0.7As / Al0.1Ga0.9As MQW active layer 20, undoped
Al0.3Ga0.7As SCH layer 21, undoped Al with emission wavelength of 680 nm
0.3Ga0.7As / Al0.1Ga0.9As MQW active layer 22, undoped Al
0.3Ga0.7As SCH layer 23 and p-type (Zn-doped) InGaP cladding
The growth layer 24 was grown.

【0047】成長した結晶の表面にレジストを塗布し、
電子線描画装置を用いて190 nmの間隔で幅190 nmの平行
なストライプを表面全体に描画した。描画後現像を行
い、次いで描画部直下のInGaPクラッド層24をドライエ
ッチングで除去して幅190 nm、深さ190 nmの平行なスト
ライプ状の溝を形成した。その上に厚さ350μmのp型(Z
nドープ)InP基板を貼り合わせ、研磨、ウエットエッチ
ング、及びドライエッチングで厚さ180 nmまで薄くし
た。薄くなったp型(Znドープ)InP基板上にレジストを
塗布し、電子線描画装置とRIEにより180 nmの間隔で幅1
80 nmの平行なストライプ状の貫通溝を、InGaPクラッド
層24上の溝と直交するようにInP基板全体に形成した。
A resist is applied to the surface of the grown crystal,
An electron beam writer was used to write parallel stripes with a width of 190 nm at intervals of 190 nm on the entire surface. Development was performed after writing, and then the InGaP clad layer 24 immediately below the drawing portion was removed by dry etching to form parallel stripe-shaped grooves having a width of 190 nm and a depth of 190 nm. On top of that, a p-type (Z
n-doped) InP substrates were bonded together and polished, wet-etched, and dry-etched to a thickness of 180 nm. A thin p-type (Zn-doped) InP substrate is coated with a resist, and an electron beam writer and RIE are used to make a width of 1 nm at intervals of 180 nm.
Parallel stripe-shaped through grooves of 80 nm were formed on the entire InP substrate so as to be orthogonal to the grooves on the InGaP cladding layer 24.

【0048】さらに、ストライプ状の貫通溝を形成した
p型(Znドープ)InP基板上に別のp型(Znドープ)InP基
板を貼り合わせ、厚さ190 nmまで薄くした。次に、上記
方法と同様にして190 nmの間隔で幅190 nmの平行なスト
ライプ状の貫通溝をInGaPクラッド層24上の溝と平行に
なるようにInP基板全体に形成した。以上の貼り合わせ
−溝形成のプロセスを8回繰り返し、図8及び図9に示
すように幅180 nmの平行なストライプ状の貫通溝と幅19
0 nmの平行なストライプ状の貫通溝が直交しながら交互
に周期的に積層したフォトニック結晶25を得た。フォト
ニック結晶25は比誘電率1の空気中に比誘電率10.5のp
型(Znドープ)InPからなる角柱が周期的に配置された
3次元フォトニック結晶構造である。最後にp型(Znド
ープ)InP基板を表面にはり合わせて研磨し、p型(Znド
ープ)InPコンタクト層26とした。
Further, a stripe-shaped through groove was formed.
Another p-type (Zn-doped) InP substrate was bonded onto the p-type (Zn-doped) InP substrate, and the thickness was reduced to 190 nm. Next, similar to the above method, parallel stripe-shaped through-grooves having a width of 190 nm at intervals of 190 nm were formed on the entire InP substrate so as to be parallel to the grooves on the InGaP cladding layer 24. The above-mentioned bonding-groove formation process is repeated 8 times, and as shown in FIG. 8 and FIG.
A photonic crystal 25 was obtained in which parallel stripe-shaped through grooves of 0 nm were orthogonally laminated alternately and periodically. The photonic crystal 25 has a dielectric constant of 10.5 p in air with a dielectric constant of 1.
This is a three-dimensional photonic crystal structure in which prisms made of type (Zn-doped) InP are periodically arranged. Finally, a p-type (Zn-doped) InP substrate was attached to the surface and polished to form a p-type (Zn-doped) InP contact layer 26.

【0049】得られた積層体のn型(Siドープ)GaAs基
板17の裏面にn型電極27を形成し、p型(Znドープ)InP
コンタクト層26の表面にp型電極28を形成した。p型電極
28にワイヤ29をボンディングして通電したところ、積層
体の一方の端面からは図10に示すような発光スペクトル
が得られた。またそれとは直交するもう一方の端面から
は図11に示すような発光スペクトルが得られた。長波長
の発光は190 nm間隔の周期に対応する発振であり、短波
長の光は180 nm間隔の周期方向の発振であることを示し
ている。
An n-type electrode 27 is formed on the back surface of the n-type (Si-doped) GaAs substrate 17 of the obtained laminated body, and p-type (Zn-doped) InP is formed.
A p-type electrode 28 was formed on the surface of the contact layer 26. p-type electrode
When a wire 29 was bonded to 28 and electricity was applied, an emission spectrum as shown in FIG. 10 was obtained from one end face of the laminate. An emission spectrum as shown in FIG. 11 was obtained from the other end surface orthogonal to that. It is shown that long-wavelength light is oscillating corresponding to a period of 190 nm interval, and short-wavelength light is oscillating in a period direction of 180 nm interval.

【0050】実施例4 図12に示す構造を有する化合物半導体レーザを下記手順
により作製した。
Example 4 A compound semiconductor laser having the structure shown in FIG. 12 was manufactured by the following procedure.

【0051】n型(Siドープ)GaAs基板30上に、MOCVD法
によってn型(Siドープ)(Al0.7Ga 0.30.49In0.51Pク
ラッド層31、アンドープAl0.3Ga0.7As SCH層32、発光波
長780 nmのアンドープAl0.3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9As MQW
活性層33、アンドープAl0.3Ga0.7As SCH層34、発光波長
650 nmのアンドープIn0.5Ga0.5P/(Al0.5Ga0.50.4 9I
n0.51P MQW活性層35、アンドープAl0.3Ga0.7As SCH層3
6、p型(Znドープ)(Al0.7Ga0.30.49In0.51Pクラッ
ド層37を成長させた。
On the n-type (Si-doped) GaAs substrate 30, the MOCVD method is used.
N-type (Si-doped) (Al0.7Ga 0.3)0.49In0.51P
Rad layer 31, undoped Al0.3Ga0.7As SCH layer 32, emission wave
Undoped Al with a length of 780 nm0.3Ga0.7As / Al0.1Ga0.9As MQW
Active layer 33, undoped Al0.3Ga0.7As SCH layer 34, emission wavelength
650 nm undoped In0.5Ga0.5P / (Al0.5Ga0.5)0.4 9I
n0.51P MQW active layer 35, undoped Al0.3Ga0.7As SCH layer 3
6, p-type (Zn-doped) (Al0.7Ga0.3)0.49In0.51P crush
Layer 37 was grown.

【0052】次いで、実施例1と同様にして、電子線描
画装置とRIEを用いて縦205 nm間隔、横170 nm間隔の長
方格子の各格子点に直径50 nmの円孔をクラッド層37中
に周期的に配置した2次元フォトニック結晶構造を得
た。さらに、2次元フォトニック結晶を形成したクラッ
ド層37上に、水素雰囲気中でZnドープGaAs基板をはりあ
わせてp型(Znドープ)コンタクト層38とした。これに
より、比誘電率10.5のInGaPクラッド層37中に比誘電率
1の水素を充填した円孔を周期的に配置した2次元フォ
トニック結晶構造を得た。
Then, in the same manner as in Example 1, a circular hole having a diameter of 50 nm is formed at each lattice point of a rectangular lattice having a vertical 205 nm interval and a horizontal 170 nm interval by using an electron beam drawing apparatus and RIE. A two-dimensional photonic crystal structure periodically arranged therein was obtained. Further, a Zn-doped GaAs substrate was laminated on the clad layer 37 having the two-dimensional photonic crystal formed therein in a hydrogen atmosphere to form a p-type (Zn-doped) contact layer 38. Thus, a two-dimensional photonic crystal structure in which circular holes filled with hydrogen having a relative permittivity of 1 were periodically arranged in the InGaP cladding layer 37 having a relative permittivity of 10.5 was obtained.

【0053】n型(Siドープ)GaAs基板の裏面にn型電極
39を形成し、p型(Znドープ)GaAsコンタクト層38の表
面にp型電極40を形成した。p型電極40にワイヤ41をボン
ディングして通電したところ、図13に示すような発光ス
ペクトルが得られた。図13の長波長側の発光スペクトル
はMQW活性層からの発光が205 nm間隔の周期性に由来す
るフォトニックバンドによって発振したものであり、短
波長側の発光スペクトルはMQW活性層からの発光が170 n
m間隔の周期に対応するフォトニックバンドによって発
振したものである。
An n-type electrode on the back surface of an n-type (Si-doped) GaAs substrate
39 was formed, and a p-type electrode 40 was formed on the surface of the p-type (Zn-doped) GaAs contact layer 38. When a wire 41 was bonded to the p-type electrode 40 and electricity was applied, an emission spectrum as shown in FIG. 13 was obtained. The emission spectrum on the long wavelength side in Fig. 13 is the emission from the MQW active layer oscillated by the photonic band derived from the periodicity at 205 nm intervals, and the emission spectrum on the short wavelength side shows the emission from the MQW active layer. 170 n
It is oscillated by a photonic band corresponding to a period of m intervals.

【0054】[0054]

【発明の効果】上記の通り、本発明の化合物半導体レー
ザは、少なくとも2つの異なる繰り返し周期を有するフ
ォトニック結晶部を共振器とするので、少なくとも2つ
以上の異なる波長で発振が可能であり、さらに異なる波
長の光の射出位置を全て等しくすることが可能である。
As described above, in the compound semiconductor laser of the present invention, since the photonic crystal portion having at least two different repetition periods is used as the resonator, it is possible to oscillate at at least two different wavelengths, Further, it is possible to make the emission positions of lights of different wavelengths all equal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例による化合物半導体レーザ
を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a compound semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のA-A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】 本発明の一実施例による化合物半導体レーザ
による発光スペクトルである。
FIG. 3 is an emission spectrum of a compound semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の化合物半導体レーザ素子を示す部分
断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a compound semiconductor laser device of the present invention.

【図5】 本発明の化合物半導体レーザ素子を示す平面
図である。
FIG. 5 is a plan view showing a compound semiconductor laser device of the present invention.

【図6】 本発明の化合物半導体レーザ素子の低波長域
の発光スペクトルである。
FIG. 6 is an emission spectrum in a low wavelength region of the compound semiconductor laser device of the present invention.

【図7】 本発明の化合物半導体レーザ素子の長波長域
の発光スペクトルである。
FIG. 7 is an emission spectrum in a long wavelength region of the compound semiconductor laser device of the present invention.

【図8】 本発明の別の実施例による化合物半導体レー
ザを示す縦断面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view showing a compound semiconductor laser according to another embodiment of the present invention.

【図9】 図8のB-B断面図である。9 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図10】 本発明の別の実施例による化合物半導体レー
ザの低波長域の発光スペクトルである。
FIG. 10 is an emission spectrum in a low wavelength region of a compound semiconductor laser according to another example of the present invention.

【図11】 本発明の別の実施例による化合物半導体レー
ザの長波長域の発光スペクトルである。
FIG. 11 is an emission spectrum in a long wavelength region of a compound semiconductor laser according to another example of the present invention.

【図12】 本発明のさらに別の実施例による化合物半導
体レーザを示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a compound semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention.

【図13】 本発明のさらに別の実施例による化合物半導
体レーザの発光スペクトルである。
FIG. 13 is an emission spectrum of a compound semiconductor laser according to yet another example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、17、30・・・基板 2、18・・・n型クラッド層 3、5、7、19、21、23・・・SCH層 4、6、20、22・・・MQW層 8、24・・・p型クラッド層 9、26・・・p型コンタクト層 10、27、39・・・n型電極 11、28、40・・・p型電極 12・・・ワイヤ 14・・・偏光子 15、16・・・ギア 25・・・フォトニック結晶 31・・・n型クラッド層 32、34、36・・・SCH層 33、35・・・MQW層 37・・・p型クラッド層 38・・・p型コンタクト層 1, 17, 30 ... Substrate 2, 18 ... N-type clad layer 3, 5, 7, 19, 21, 23 ... SCH layer 4, 6, 20, 22 ... MQW layer 8, 24 ... p-type clad layer 9, 26 ... p-type contact layer 10, 27, 39 ... n-type electrode 11, 28, 40 ... P-type electrode 12 ... wire 14 ... Polarizer 15, 16 ... Gear 25 ... Photonic crystal 31 ... n-type clad layer 32, 34, 36 ... SCH layer 33, 35 ... MQW layer 37 ... p-type cladding layer 38 ... p-type contact layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元又は3次元の屈折率周期構造を有
する共振器を備えた化合物半導体レーザであって、少な
くとも2つの異なる発振波長を有し、かつ前記屈折率周
期構造が少なくとも2つの異なる繰り返し周期を有する
ことを特徴とする化合物半導体レーザ。
1. A compound semiconductor laser comprising a resonator having a two-dimensional or three-dimensional refractive index periodic structure, wherein the compound semiconductor laser has at least two different oscillation wavelengths and the refractive index periodic structure is at least two different. A compound semiconductor laser having a repeating period.
【請求項2】 請求項1に記載の化合物半導体レーザに
おいて、前記屈折率周期構造は、高屈折率媒質中に低屈
折率媒質からなる球、立方体、直方体、円孔、円柱、角
孔、及び角柱からなる群から選ばれた少なくとも1種が
周期的に形成された構造であることを特徴とする化合物
半導体レーザ。
2. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the refractive index periodic structure includes a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, and a low refractive index medium in a high refractive index medium. A compound semiconductor laser having a structure in which at least one selected from the group consisting of prisms is periodically formed.
【請求項3】 請求項1に記載の化合物半導体レーザに
おいて、前記屈折率周期構造は、低屈折率媒質中に高屈
折率媒質からなる球、立方体、直方体、円孔、円柱、角
孔、及び角柱からなる群から選ばれた少なくとも1種が
周期的に形成された構造であることを特徴とする化合物
半導体レーザ。
3. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the refractive index periodic structure is a sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a circular hole, a cylinder, a square hole, and a low refractive index medium which are made of a high refractive index medium. A compound semiconductor laser having a structure in which at least one selected from the group consisting of prisms is periodically formed.
【請求項4】 請求項2又は3に記載の化合物半導体レ
ーザにおいて、前記低屈折率媒質に対する高屈折率媒質
の誘電率の比が4〜25であることを特徴とする化合物半
導体レーザ。
4. The compound semiconductor laser according to claim 2 or 3, wherein the ratio of the dielectric constant of the high refractive index medium to the low refractive index medium is 4 to 25.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、前記屈折率周期構造を形成する
少なくとも1つの材料が、窒素、水素、アルゴン、ネオ
ン、及びキセノンからなる群から選ばれた少なくとも1
種を含む気体であることを特徴とする化合物半導体レー
ザ。
5. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein at least one material forming the refractive index periodic structure is selected from the group consisting of nitrogen, hydrogen, argon, neon, and xenon. At least 1
A compound semiconductor laser, which is a gas containing a seed.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、それぞれ異なる波長の発光を生
じる少なくとも2つの活性層を有することを特徴とする
化合物半導体レーザ。
6. A compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the compound semiconductor laser has at least two active layers that emit light of different wavelengths.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、前記異なる波長の光の放射位置
が、波長に関わらず全て同じ位置となることを特徴とす
る化合物半導体レーザ。
7. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein the emission positions of the light having different wavelengths are all the same regardless of the wavelength.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、前記異なる波長の少なくとも1
つの波長が770nm〜790nmであり、他の少なくとも1つの
波長が640nm〜660nmであることを特徴とする化合物半導
体レーザ。
8. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein at least one of the different wavelengths is used.
One wavelength is 770 nm to 790 nm, and the other at least one wavelength is 640 nm to 660 nm.
【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、前記化合物半導体の少なくとも
一部が、III-V族化合物半導体により構成されることを
特徴とする化合物半導体レーザ。
9. The compound semiconductor laser according to claim 1, wherein at least a part of the compound semiconductor is composed of a III-V group compound semiconductor.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の化合物
半導体レーザにおいて、前記活性層の発光領域に電流を
注入する手段を有することを特徴とする化合物半導体レ
ーザ。
10. The compound semiconductor laser according to claim 1, further comprising means for injecting a current into a light emitting region of the active layer.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれかに記載の化合物
半導体レーザの光取り出し面上に偏光子を備えたことを
特徴とする化合物半導体レーザ素子。
11. A compound semiconductor laser device, comprising a polarizer on the light extraction surface of the compound semiconductor laser according to claim 1.
【請求項12】 請求項11に記載の化合物半導体レーザ素
子において、活性層で発生した異なる波長の光の中か
ら、任意の1つの波長の光を取り出すことを特徴とする
化合物半導体レーザ素子。
12. The compound semiconductor laser device according to claim 11, wherein light of any one wavelength is extracted from lights of different wavelengths generated in the active layer.
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