JP2529260B2 - 半導体レ−ザおよびその使用方法 - Google Patents
半導体レ−ザおよびその使用方法Info
- Publication number
- JP2529260B2 JP2529260B2 JP62112922A JP11292287A JP2529260B2 JP 2529260 B2 JP2529260 B2 JP 2529260B2 JP 62112922 A JP62112922 A JP 62112922A JP 11292287 A JP11292287 A JP 11292287A JP 2529260 B2 JP2529260 B2 JP 2529260B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantum well
- semiconductor laser
- layer
- well active
- diffraction grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3428—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば光通信等で使用する複数の波長で
発光する半導体レーザおよびその使用方法に関するもの
である。
発光する半導体レーザおよびその使用方法に関するもの
である。
第７図は、例えばElectron.Lett.,vol.18,No.1,p.18
（1982）に示された従来の多波長発振型の半導体レーザ
の構造を示す断面図である。
（1982）に示された従来の多波長発振型の半導体レーザ
の構造を示す断面図である。
この図において、１はｎ−InPからなる基板、２はｎ
−InPからなるクラッド層、３はGax1In1-x1Asy1P1-y1か
らなる活性層、４はｎ−InPからなるクラッド層、５はG
ax2In1-x2Asy2P1-y2からなる活性層、６はｎ−InPから
なるクラッド層、７はZn拡散p+領域、８は絶縁膜、９は
ｎ−電極、10a,10bはｐ−電極、a,bは発光部である。
−InPからなるクラッド層、３はGax1In1-x1Asy1P1-y1か
らなる活性層、４はｎ−InPからなるクラッド層、５はG
ax2In1-x2Asy2P1-y2からなる活性層、６はｎ−InPから
なるクラッド層、７はZn拡散p+領域、８は絶縁膜、９は
ｎ−電極、10a,10bはｐ−電極、a,bは発光部である。
次にこの半導体レーザの製造工程について説明する。
まず、ｎ−InPからなる基板１に、クラッド層２とな
るｎ−InP層，活性層３なるGax1In1-x1Asy1P1-y1層、ク
ラッド層４となるｎ−InP層，活性層５となるGax2In
1-x2Asy2P1-y2層，さらにクラッド層６となるｎ−InP層
を成長させる。
るｎ−InP層，活性層３なるGax1In1-x1Asy1P1-y1層、ク
ラッド層４となるｎ−InP層，活性層５となるGax2In
1-x2Asy2P1-y2層，さらにクラッド層６となるｎ−InP層
を成長させる。
次に、その一部をクラッド層４となるｎ−InP層まで
エッチングを行った後、エッチングを行った部分と行わ
ない部分に、それぞれクラッド層２となるｎ−InP層，
およびクラッド層４となるｎ−InP層まで達するようにZ
nを熱拡散させ、Zn拡散p+領域７を形成する。
エッチングを行った後、エッチングを行った部分と行わ
ない部分に、それぞれクラッド層２となるｎ−InP層，
およびクラッド層４となるｎ−InP層まで達するようにZ
nを熱拡散させ、Zn拡散p+領域７を形成する。
次に、表面に絶縁膜８を形成し、それぞれの拡散部表
面に窓あけを行う。そして、この部分にｐ−電極10a,10
bを形成し、さらに基板１の裏面にｎ−電極９を形成す
ることにより、第６図に示した半導体レーザが得られ
る。
面に窓あけを行う。そして、この部分にｐ−電極10a,10
bを形成し、さらに基板１の裏面にｎ−電極９を形成す
ることにより、第６図に示した半導体レーザが得られ
る。
次に、動作について説明する。
ｐ−電極10aがプラス,n−電極９がマイナスになるよ
うに電圧を印加して電流を注入すると、Gax1In1-x1Asy1
P1-y1からなる活性層３のZn拡散p+領域７による接合部
分（発光部ａ）で発光し、この後、紙面と平行な面に作
られた反射面（共振器）内でレーザ発振が起こり、レー
ザ光が紙面と垂直な方向に取り出される。
うに電圧を印加して電流を注入すると、Gax1In1-x1Asy1
P1-y1からなる活性層３のZn拡散p+領域７による接合部
分（発光部ａ）で発光し、この後、紙面と平行な面に作
られた反射面（共振器）内でレーザ発振が起こり、レー
ザ光が紙面と垂直な方向に取り出される。
同様にｐ−電極10bがプラス,n−電極９がマイナスに
なるように電圧を印加して電流を注入すると、Gax2In
1-x2Asy2P1-y2からなる活性層５のZn拡散p+領域７によ
る接合部分（発光部ｂ）で発光し、レーザ光が紙面と垂
直な方向に取り出される。
なるように電圧を印加して電流を注入すると、Gax2In
1-x2Asy2P1-y2からなる活性層５のZn拡散p+領域７によ
る接合部分（発光部ｂ）で発光し、レーザ光が紙面と垂
直な方向に取り出される。
この半導体レーザでは、活性層３と活性層５の組成が
違うため、それぞれ異なった波長でレーザ発振する。し
たがって、１個の半導体レーザチップで２つの波長のレ
ーザ光が得られる。
違うため、それぞれ異なった波長でレーザ発振する。し
たがって、１個の半導体レーザチップで２つの波長のレ
ーザ光が得られる。
上記のような従来の半導体レーザは、２つの波長のレ
ーザ光の発光部a,bの位置が異なっているため、外部の
光ファイバ等に光を結合させるためにＹ字状の光結合器
などを使用しなければならず、結合効率も低いという問
題点があった。
ーザ光の発光部a,bの位置が異なっているため、外部の
光ファイバ等に光を結合させるためにＹ字状の光結合器
などを使用しなければならず、結合効率も低いという問
題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、外部の光ファイバ等との結合が容易であり、い
ずれの波長に対しても高い結合効率を実現できる多波長
発振型の半導体レーザおよびその使用方法を得ることを
目的とする。
もので、外部の光ファイバ等との結合が容易であり、い
ずれの波長に対しても高い結合効率を実現できる多波長
発振型の半導体レーザおよびその使用方法を得ることを
目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、単一共振器内におけ
るレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア層を介して積層
されたエネルギー準位の構造の異なる複数個の量子井戸
活性層と、共振器の少なくとも一方の反射器としての回
折格子とを備えるとともに、量子井戸活性層および回折
格子のそれぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成と
したものである。
るレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア層を介して積層
されたエネルギー準位の構造の異なる複数個の量子井戸
活性層と、共振器の少なくとも一方の反射器としての回
折格子とを備えるとともに、量子井戸活性層および回折
格子のそれぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成と
したものである。
また、この発明に係る半導体レーザの使用方法は、単
一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリ
ア層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成とした半導体レーザの量子井戸活性層の
少なくとも１つに、レーザ発振が起こるしきい値未満の
電流を注入しておき、外部から共振器の一端面を介して
光を入射結合させ、回折格子のブラッグ反射条件を満た
す波長のレーザ光を出射させるものである。
一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリ
ア層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成とした半導体レーザの量子井戸活性層の
少なくとも１つに、レーザ発振が起こるしきい値未満の
電流を注入しておき、外部から共振器の一端面を介して
光を入射結合させ、回折格子のブラッグ反射条件を満た
す波長のレーザ光を出射させるものである。
この発明の半導体レーザにおいては、電流を注入する
と量子井戸活性層毎に固有の波長で発光し、回折格子の
ブラッグ反射条件を満たす波長の光のみでレーザ発振す
るが、回析格子に注入する電流量を変化させると、屈折
率の変化に伴ってブラッグ反射条件も変化し、異なった
波長でレーザ発振する。
と量子井戸活性層毎に固有の波長で発光し、回折格子の
ブラッグ反射条件を満たす波長の光のみでレーザ発振す
るが、回析格子に注入する電流量を変化させると、屈折
率の変化に伴ってブラッグ反射条件も変化し、異なった
波長でレーザ発振する。
また、この発明の半導体レーザの使用方法において
は、共振器の一端面を介して入射結合させる光のうち、
回析格子のブラッグ反射条件を満たす波長の光のみがレ
ーザ光として出射される。
は、共振器の一端面を介して入射結合させる光のうち、
回析格子のブラッグ反射条件を満たす波長の光のみがレ
ーザ光として出射される。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を
示す共振器方向の断面図である。
示す共振器方向の断面図である。
この図において、11はn+−GaAsからなる基板、12はｎ
−AlzGa1-zAsからなるクラッド層、13はｎ−AlyGa1-yAs
からなる光導波路層、14a,14bはAlxGa1-xAsからなる量
子井戸活性層で、それぞれの厚さはLz1,Lz2となってい
る（LZ1＜LZ2）。15はAlyGa1-yAsからなるバリア層、16
はｐ−AlyGa1-yAsからなる光導波路層、17はｐ−AlzGa
1-zAsからなるクラッド層、18はp+−GaAsからなるコン
タクト層、19は前記クラッド層12の一部に形成された回
折格子、20はｎ−電極、21a,21bはｐ−電極である。た
だし、ｚ＜ｙ＜ｚである。
−AlzGa1-zAsからなるクラッド層、13はｎ−AlyGa1-yAs
からなる光導波路層、14a,14bはAlxGa1-xAsからなる量
子井戸活性層で、それぞれの厚さはLz1,Lz2となってい
る（LZ1＜LZ2）。15はAlyGa1-yAsからなるバリア層、16
はｐ−AlyGa1-yAsからなる光導波路層、17はｐ−AlzGa
1-zAsからなるクラッド層、18はp+−GaAsからなるコン
タクト層、19は前記クラッド層12の一部に形成された回
折格子、20はｎ−電極、21a,21bはｐ−電極である。た
だし、ｚ＜ｙ＜ｚである。
次に動作原理について説明する。
薄い半導体層を禁制帯幅の大きい半導体バリア層で挾
んだ場合、この薄い半導体層は第２図に示すようなポテ
ンシャルの井戸を形成する。この図において、22は価電
子帯、23は伝導帯を示す。そして、この井戸に閉じ込め
られた電子●（または正孔○）の固有エネルギーEn（伝
導帯23の底から測った場合）はSchrdinger.方程式よ
り となり、離散的なエネルギー準位を形成する。ここで、
me＊は電子の有効質量,hはプランク定数ｈを２πで割っ
たもの（いわゆるディラックのｈ）,LZは量子井戸層の
厚さである。
んだ場合、この薄い半導体層は第２図に示すようなポテ
ンシャルの井戸を形成する。この図において、22は価電
子帯、23は伝導帯を示す。そして、この井戸に閉じ込め
られた電子●（または正孔○）の固有エネルギーEn（伝
導帯23の底から測った場合）はSchrdinger.方程式よ
り となり、離散的なエネルギー準位を形成する。ここで、
me＊は電子の有効質量,hはプランク定数ｈを２πで割っ
たもの（いわゆるディラックのｈ）,LZは量子井戸層の
厚さである。
このように電子は量子化されたエネルギーEnを持ち、
その状態密度ρ（Ｅ）は第３図に示すように、バルク結
晶では破線で示すような放物線型であったものが、量子
井戸中では実線で示すように階段型となる。
その状態密度ρ（Ｅ）は第３図に示すように、バルク結
晶では破線で示すような放物線型であったものが、量子
井戸中では実線で示すように階段型となる。
したがって、量子井戸層を活性層とし、両側を禁制帯
幅の大きいｐ型半導体層,n型半導体層とすると、キャリ
ア（電子および正孔）と光を閉じ込めることができ、量
込井戸層を活性層とする量子井戸型の半導体レーザを構
成することができる。
幅の大きいｐ型半導体層,n型半導体層とすると、キャリ
ア（電子および正孔）と光を閉じ込めることができ、量
込井戸層を活性層とする量子井戸型の半導体レーザを構
成することができる。
このようにして構成された量子井戸型の半導体レーザ
の、ｎ＝１のエネルギー準位におけるエネルギー差は、
その活性層の禁制帯幅が同じ組成材料で作られていれ
ば、伝導帯の底と価電子帯の天井のエネルギー差で発振
する通常のダブルヘテロ接合型半導体レーザに比べて大
きく、より短波長で発振する。
の、ｎ＝１のエネルギー準位におけるエネルギー差は、
その活性層の禁制帯幅が同じ組成材料で作られていれ
ば、伝導帯の底と価電子帯の天井のエネルギー差で発振
する通常のダブルヘテロ接合型半導体レーザに比べて大
きく、より短波長で発振する。
また、量子井戸型の半導体レーザでは、エネルギー準
位が離散的であるため、そのスペクトル線幅も狭く短色
性の良いレーザ光が得られる。
位が離散的であるため、そのスペクトル線幅も狭く短色
性の良いレーザ光が得られる。
また、第（１）式から明らかなように、同じ組成，材
料で作られていても、量子井戸層の厚さを、例えば第４
図に示すようにLz1,Lz2と変えることにより、エネルギ
ー準位を変えることができ、発光波長を変えることがで
きる。
料で作られていても、量子井戸層の厚さを、例えば第４
図に示すようにLz1,Lz2と変えることにより、エネルギ
ー準位を変えることができ、発光波長を変えることがで
きる。
次に、この発明の半導体レーザの動作について第１図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
バリア層15を挾む量子井戸活性層14a,14bは、同じ組
成材料のAlxGa1-xAsで作られているが、厚さが異なって
いるため、量子井戸活性層14aと量子井戸活性層14bで
は、第（１）式から明らかなように、離散的なエネルギ
ー準位も変化し、厚さが大きい量子井戸活性層14bの方
で伝導帯23の底から測ったエネルギーが小さくなってい
る。
成材料のAlxGa1-xAsで作られているが、厚さが異なって
いるため、量子井戸活性層14aと量子井戸活性層14bで
は、第（１）式から明らかなように、離散的なエネルギ
ー準位も変化し、厚さが大きい量子井戸活性層14bの方
で伝導帯23の底から測ったエネルギーが小さくなってい
る。
したがって、量子井戸活性層14a,14bの厚さLz1,Lz2の
値を適当に（Lz1＜Lz2）設計すると、量子井戸活性層14
bのｎ＝１とｎ＝２のエネルギー準位の間に量子井戸活
性層14aのｎ＝１のエネルギー準位を設定することがで
きる。
値を適当に（Lz1＜Lz2）設計すると、量子井戸活性層14
bのｎ＝１とｎ＝２のエネルギー準位の間に量子井戸活
性層14aのｎ＝１のエネルギー準位を設定することがで
きる。
このような量子井戸活性層14a,14bを持つ半導体レー
ザでは、これらのエネルギー準位間で異なるエネルギー
差を持つため、いくつかの波長で発光させることが可能
であり、なんらかの波長を選択する機能があれば、これ
らのうちの特定のエネルギー準位間に対応する波長でレ
ーザ発振を起こさせることができる。
ザでは、これらのエネルギー準位間で異なるエネルギー
差を持つため、いくつかの波長で発光させることが可能
であり、なんらかの波長を選択する機能があれば、これ
らのうちの特定のエネルギー準位間に対応する波長でレ
ーザ発振を起こさせることができる。
この発明の半導体レーザは、第１図に示したように、
共振器の一方の反射器として、ｎ−AlyGa1-yAsからなる
光導波路層13と、ｎ−AlzGa1-zAsからなるクラッド層12
の界面の一部に共振器の一方の反射器としての回折格子
19が設けられているため、この回折格子19のブラッグ反
射条件を満たす波長に対応する特定のエネルギー準位の
光でレーザ発振する（なお、もう一方の共振器の反射器
は劈開等で形成されている。第１図では左側の側面の部
分である。）。
共振器の一方の反射器として、ｎ−AlyGa1-yAsからなる
光導波路層13と、ｎ−AlzGa1-zAsからなるクラッド層12
の界面の一部に共振器の一方の反射器としての回折格子
19が設けられているため、この回折格子19のブラッグ反
射条件を満たす波長に対応する特定のエネルギー準位の
光でレーザ発振する（なお、もう一方の共振器の反射器
は劈開等で形成されている。第１図では左側の側面の部
分である。）。
そして、この回折格子19にｐ−電極21bとｎ−電極20
間で電流を注入すると、注入キャリア数（電流量）に応
じて光導波路層13,16の屈折率が変わることにより、光
にとっては実効的に回折格子19の周期長が変わることに
なる。
間で電流を注入すると、注入キャリア数（電流量）に応
じて光導波路層13,16の屈折率が変わることにより、光
にとっては実効的に回折格子19の周期長が変わることに
なる。
すなわち、量子井戸活性層14a,14bにｐ−電極21aとｎ
−電極20間で電流を注入すると、前述したように量子井
戸活性層14a,14bがもつエネルギー準位のうち、回折格
子19のブラッグ反射条件を満たす波長に相当する特定の
エネルギー準位の光でレーザ発振が生じるが、回折格子
19への注入電流を変えることによって異なったエネルギ
ー準位でレーザ発振を起こさせることができるので、そ
れぞれのエネルギー準位に相当する異なった波長のレー
ザ光を得ることができる。
−電極20間で電流を注入すると、前述したように量子井
戸活性層14a,14bがもつエネルギー準位のうち、回折格
子19のブラッグ反射条件を満たす波長に相当する特定の
エネルギー準位の光でレーザ発振が生じるが、回折格子
19への注入電流を変えることによって異なったエネルギ
ー準位でレーザ発振を起こさせることができるので、そ
れぞれのエネルギー準位に相当する異なった波長のレー
ザ光を得ることができる。
なお、上記実施例では量子井戸活性層14a,14bを回折
格子19上には形成していないが、第５図に示すように回
折格子19上にも量子井戸活性層14a,14bを形成してもな
んらの問題も生じない。
格子19上には形成していないが、第５図に示すように回
折格子19上にも量子井戸活性層14a,14bを形成してもな
んらの問題も生じない。
また、上記実施例では量子井戸間のエネルギー準位を
変えるために量子井戸層の厚みを変えた場合について説
明したが、第６図に示すように、量子井戸層の厚みを変
えずに（Lz1＝LZ2）、例えばAlxGa1-xAsにおける組成比
ｘを変えた量子井戸活性層24a,24bを用いても同様の効
果を奏する。
変えるために量子井戸層の厚みを変えた場合について説
明したが、第６図に示すように、量子井戸層の厚みを変
えずに（Lz1＝LZ2）、例えばAlxGa1-xAsにおける組成比
ｘを変えた量子井戸活性層24a,24bを用いても同様の効
果を奏する。
また、上記実施例では異なるエネルギー準位をもつ量
子井戸活性層14a,14bまたは24a,24bの数が２つの場合に
ついて説明したが、この発明はこれに限定されるもので
なく、異なるエネルギー準位をもつ量子井戸活性層を３
つ以上設けてもよいほか、量子井戸の厚さの異なるもの
と材料組成の異なるものとをそれぞれ組み合わせてもよ
い。
子井戸活性層14a,14bまたは24a,24bの数が２つの場合に
ついて説明したが、この発明はこれに限定されるもので
なく、異なるエネルギー準位をもつ量子井戸活性層を３
つ以上設けてもよいほか、量子井戸の厚さの異なるもの
と材料組成の異なるものとをそれぞれ組み合わせてもよ
い。
また、上記実施例ではGaAs系の半導体レーザについて
説明したが、InP系や他の材料系のものについても同様
であることはいうまでもない。
説明したが、InP系や他の材料系のものについても同様
であることはいうまでもない。
また、この発明の半導体レーザの特殊な使用方法とし
て、異なる発光波長を持つ複数の量子井戸活性層14a,14
bの少なくとも一方，あるいは量子井戸活性層24a,24bの
少なくとも一方に、レーザ発振を起こすしきい値近傍ま
で順バイアスしておき、共振器端面を複数の波長の混っ
た光を外部から入射結合させれば、ブラッグ反射条件を
満たす特定の波長の光のみを選択的に増幅してレーザ光
として取り出すことが可能であり、このように使用する
ことによって光によるスイッチング，直接的な増幅等を
行うことができる。
て、異なる発光波長を持つ複数の量子井戸活性層14a,14
bの少なくとも一方，あるいは量子井戸活性層24a,24bの
少なくとも一方に、レーザ発振を起こすしきい値近傍ま
で順バイアスしておき、共振器端面を複数の波長の混っ
た光を外部から入射結合させれば、ブラッグ反射条件を
満たす特定の波長の光のみを選択的に増幅してレーザ光
として取り出すことが可能であり、このように使用する
ことによって光によるスイッチング，直接的な増幅等を
行うことができる。
この発明の半導体レーザは以上説明したとおり、単一
共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア
層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる複
数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の反
射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸活
性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が可
能な電極構成としたので、回折格子に注入する電流量を
制御するだけで、波長の異なるレーザ光を１個の半導体
レーザの１点から得ることができ、安価で精度よく外部
の光ファイバ等に接続でき、また、回折格子を有する部
分への電流注入量により１つの波長を選択して発振させ
ることが可能で、その波長を高速に掃引することができ
るという効果がある。
共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア
層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる複
数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の反
射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸活
性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が可
能な電極構成としたので、回折格子に注入する電流量を
制御するだけで、波長の異なるレーザ光を１個の半導体
レーザの１点から得ることができ、安価で精度よく外部
の光ファイバ等に接続でき、また、回折格子を有する部
分への電流注入量により１つの波長を選択して発振させ
ることが可能で、その波長を高速に掃引することができ
るという効果がある。
また、この発明の半導体レーザの使用方法は以上説明
したとおり、単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向
に界面間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位
の構造の異なる複数個の量子井戸活性層と、共振器の少
なくとも一方の反射器としての回折格子とを備えるとと
もに、量子井戸活性層および回折格子のそれぞれに独立
に電流の注入が可能な電流構成とした半導体レーザの量
子井戸活性層の少なくとも１つに、レーザ発振が起こる
しきい値未満の電流を注入しておき、外部から共振器の
一端面を介して光を入射結合させ、回折格子のブラッグ
反射条件を満たす波長のレーザ光を出射させるので、多
波長発振型の半導体レーザの光によるスイッチングが可
能になるほか、半導体レーザに発振しきい値未満の電流
を注入しておいて外部光により発振させるときの波長を
回折格子を有する部分への電流注入量により選択あるい
は高速に掃引することができ、光増幅器，センサ等とし
て広い範囲に応用することができるという効果がある。
したとおり、単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向
に界面間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位
の構造の異なる複数個の量子井戸活性層と、共振器の少
なくとも一方の反射器としての回折格子とを備えるとと
もに、量子井戸活性層および回折格子のそれぞれに独立
に電流の注入が可能な電流構成とした半導体レーザの量
子井戸活性層の少なくとも１つに、レーザ発振が起こる
しきい値未満の電流を注入しておき、外部から共振器の
一端面を介して光を入射結合させ、回折格子のブラッグ
反射条件を満たす波長のレーザ光を出射させるので、多
波長発振型の半導体レーザの光によるスイッチングが可
能になるほか、半導体レーザに発振しきい値未満の電流
を注入しておいて外部光により発振させるときの波長を
回折格子を有する部分への電流注入量により選択あるい
は高速に掃引することができ、光増幅器，センサ等とし
て広い範囲に応用することができるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す共振器方向の断面図、第２図は量子井戸構造を説明す
るための図、第３図は量子井戸の状態密度とエネルギー
準位の関係を示す図、第４図は量子井戸層の厚さとエネ
ルギー準位の関係を説明するための図、第５図はこの発
明の半導体レーザの他の実施例の構成を示す共振器方向
の断面図、第６図は量子井戸層の組成，材料とエネルギ
ー準位の関係を説明するための図、第７図は従来の多波
長発振型の半導体レーザの構造を示す図である。 図において、11は基板、12,17はクラッド層、13,16は光
導波路層、14a,14b,24a,24bは量子井戸活性層、15はバ
リア層、19は回折格子、20はｎ−電極、21a,21bはｐ−
電極、22は価電子帯、23は伝導帯である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
す共振器方向の断面図、第２図は量子井戸構造を説明す
るための図、第３図は量子井戸の状態密度とエネルギー
準位の関係を示す図、第４図は量子井戸層の厚さとエネ
ルギー準位の関係を説明するための図、第５図はこの発
明の半導体レーザの他の実施例の構成を示す共振器方向
の断面図、第６図は量子井戸層の組成，材料とエネルギ
ー準位の関係を説明するための図、第７図は従来の多波
長発振型の半導体レーザの構造を示す図である。 図において、11は基板、12,17はクラッド層、13,16は光
導波路層、14a,14b,24a,24bは量子井戸活性層、15はバ
リア層、19は回折格子、20はｎ−電極、21a,21bはｐ−
電極、22は価電子帯、23は伝導帯である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 雄次 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社中央研究所内 (72)発明者 大石 敏之 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−190384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−106171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−11590（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向
に界面間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位
の構造の異なる複数個の量子井戸活性層と、前記共振器
の少なくとも一方の反射器としての回折格子とを備える
とともに、前記量子井戸活性層および前記回折格子のそ
れぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成としたこと
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】複数個の量子井戸活性層のそれぞれは、同
じ組成の材料から構成され、層厚のみが異なるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半
導体レーザ。 - 【請求項３】複数個の量子井戸活性層のそれぞれは、同
じ層厚で、組成が異なる材料から構成されたものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半導
体レーザ。 - 【請求項４】単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向
に界面間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位
の構造の異なる複数個の量子井戸活性層と、前記共振器
の少なくとも一方の反射器としての回折格子とを備える
とともに、前記量子井戸活性層および前記回折格子のそ
れぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成とした半導
体レーザの前記量子井戸活性層の少なくとも１つに、レ
ーザ発振が起こるしきい値未満の電流を注入しておき、
外部から共振器の一端面を介して光を入射結合させ、前
記回折格子のブラッグ反射条件を満たす波長のレーザ光
を出射させることを特徴とする半導体レーザの使用方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112922A JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112922A JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63278291A JPS63278291A (ja) | 1988-11-15 |
| JP2529260B2 true JP2529260B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=14598844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62112922A Expired - Fee Related JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2529260B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5022730A (en) * | 1989-12-12 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Wavelength tunable optical filter |
| FR2706091B1 (fr) * | 1993-06-04 | 1995-07-21 | Thomson Csf | Laser semiconducteur bicolore. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311590A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JPS57190384A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Toshiba Corp | Wavelength sweeping laser |
| JPH07112090B2 (ja) * | 1982-12-10 | 1995-11-29 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62112922A patent/JP2529260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63278291A (ja) | 1988-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0547043B1 (en) | A semiconductor laser device | |
| JP4928927B2 (ja) | 面発光半導体レーザ素子 | |
| US4815087A (en) | High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current | |
| US6075801A (en) | Semiconductor laser with wide side of tapered light gain region | |
| US4894833A (en) | Surface emitting lasers with combined output | |
| JP2669374B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| WO2003063305A2 (en) | High coherent power, two-dimensional surfaceemitting semiconductor diode array laser | |
| JP4047358B2 (ja) | 自励発振型半導体レーザ装置 | |
| JPS60149183A (ja) | 分布帰還形半導体レ−ザ | |
| JP2529260B2 (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JP2526898B2 (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JP2005260023A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3037111B2 (ja) | 半導体レーザおよび複合半導体レーザ | |
| JPH0821758B2 (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JP2825540B2 (ja) | 出力が結合された表面出射型半導体レーザ装置 | |
| JP3971600B2 (ja) | レーザダイオード | |
| JP2671317B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2012146761A (ja) | 半導体レーザ及び光半導体装置 | |
| JPH0478036B2 (ja) | ||
| JPH0433386A (ja) | 端面出射型半導体発光素子およびその駆動方法 | |
| JP2003179306A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| WO2021259453A1 (en) | Flared dfb laser with partial grating | |
| JP2001177193A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2683092B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP4612448B2 (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |