JP2546133B2 - 狭帯域化面発光レーザ - Google Patents
狭帯域化面発光レーザInfo
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- JP2546133B2 JP2546133B2 JP5104529A JP10452993A JP2546133B2 JP 2546133 B2 JP2546133 B2 JP 2546133B2 JP 5104529 A JP5104529 A JP 5104529A JP 10452993 A JP10452993 A JP 10452993A JP 2546133 B2 JP2546133 B2 JP 2546133B2
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- Japan
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- emitting laser
- surface emitting
- resonator
- semiconductor multilayer
- semiconductor
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
- H01S5/142—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
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- 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
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送や光情報処理に
用いられる垂直共振器型面発光レーザに関し、特に狭帯
域化面発光レーザに関する。
用いられる垂直共振器型面発光レーザに関し、特に狭帯
域化面発光レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の面発光マイクロキャビティレーザ
の構造は、例えば、エレクトロニクス・レターズ（Elec
tron. Lett. ）の25巻、２０号、１９８９年の１３７７
〜１３７８頁に記載されている面発光レーザに準じてい
る。従来の面発光レーザの断面構造を図３に示す。この
面発光レーザは、半導体基板９の表面（図３では上側
面）に面発光レーザ発振器を備えてなる。活性層５をク
ラッド層４，６で狭んでダブルへテロ構造を形成し、こ
のダブルヘテロ構造を含む半導体層を中間層１１とし、
レーザ共振器の反射鏡を構成するｐ型半導体多層膜３お
よびｎ型半導体多層膜７の間に中間層を配置して面発光
レーザ発振器を構成している。このように面発光レーザ
は半導体基板９上に面発光レーザ発振器をエピタキシャ
ル成長してなっている。共振器について見れば、半導体
基板９上に垂直共振器を形成した構造となっている。こ
の面発光レーザにおける出力光１０は基板９の裏面に取
り出される。
の構造は、例えば、エレクトロニクス・レターズ（Elec
tron. Lett. ）の25巻、２０号、１９８９年の１３７７
〜１３７８頁に記載されている面発光レーザに準じてい
る。従来の面発光レーザの断面構造を図３に示す。この
面発光レーザは、半導体基板９の表面（図３では上側
面）に面発光レーザ発振器を備えてなる。活性層５をク
ラッド層４，６で狭んでダブルへテロ構造を形成し、こ
のダブルヘテロ構造を含む半導体層を中間層１１とし、
レーザ共振器の反射鏡を構成するｐ型半導体多層膜３お
よびｎ型半導体多層膜７の間に中間層を配置して面発光
レーザ発振器を構成している。このように面発光レーザ
は半導体基板９上に面発光レーザ発振器をエピタキシャ
ル成長してなっている。共振器について見れば、半導体
基板９上に垂直共振器を形成した構造となっている。こ
の面発光レーザにおける出力光１０は基板９の裏面に取
り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構造の面発
光レーザにおいては、共振器長が短いから、共振器自体
で発振線幅の狭帯域化することは容易ではない。本発明
の目的は、発振線幅を狭帯域化できる簡単な構造の面発
光レーザを提供することにある。
光レーザにおいては、共振器長が短いから、共振器自体
で発振線幅の狭帯域化することは容易ではない。本発明
の目的は、発振線幅を狭帯域化できる簡単な構造の面発
光レーザを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段は、半導体基板の表面上に半
導体積層構造を形成してなり、該半導体積層構造が、一
対の半導体多層膜を反射鏡とする共振器と、前記一対の
半導体多層膜の間に配置された活性層とを備えて面発光
レーザ発振器を構成しており、前記基板の裏面からレー
ザ光を取り出す面発光レーザであって、前記基板裏面に
高反射膜コーティング層を設け、前記一体の半導体多層
膜と前記高反射膜コーティング層とで複合共振器を構成
していることを特徴とする面発光レーザである。
めに本発明が提供する手段は、半導体基板の表面上に半
導体積層構造を形成してなり、該半導体積層構造が、一
対の半導体多層膜を反射鏡とする共振器と、前記一対の
半導体多層膜の間に配置された活性層とを備えて面発光
レーザ発振器を構成しており、前記基板の裏面からレー
ザ光を取り出す面発光レーザであって、前記基板裏面に
高反射膜コーティング層を設け、前記一体の半導体多層
膜と前記高反射膜コーティング層とで複合共振器を構成
していることを特徴とする面発光レーザである。
【０００５】
【作用】本発明では、半導体基板上に面発光レーザ発振
器を形成してなる面発光レーザにおいて、出力光を取り
出す半導体基板の裏面に高反射コーティングを施すこと
により、面発光レーザ発振器における共振器をなす一対
の半導体多層膜反射鏡とその高反射膜コーティング層と
の組み合わせになる複合共振器を構成している。説明を
簡単にするために、複合共振器の内、活性層を狭むー対
の半導体多層膜で構成される共振器を主共振器、基板上
の半導体多層膜と高反射膜コーティング層とで構成され
る共振器を外部共振器と呼ぶことにする。このとき、面
発光レーザの発振線幅を考えると、主共振器においては
共振器長が短いから発振線幅は比較的大きな広がりを持
つ。一方、半導体基板の厚みは、面発光レーザ発振器の
共振器長に比べてはるかに大きいから、外部共振器の共
振スペクトルは主共振器の共振スペクトルに比べて、各
々のモードに関して狭い共振線幅と狭いフリースペクト
ラルレンジとを有することになる。そこで、主共振器と
外部共振器とを合せた複合共振器の発振スペクトルは、
外部共振器の共振線幅に狭帯域化されることになる。本
発明の面発光レーザでは、その複合共振器の共振スペク
トルが出力され、面発光レーザ発振器における主共振器
単独よりも狭い線幅の発振スペクトルを得ることができ
る。
器を形成してなる面発光レーザにおいて、出力光を取り
出す半導体基板の裏面に高反射コーティングを施すこと
により、面発光レーザ発振器における共振器をなす一対
の半導体多層膜反射鏡とその高反射膜コーティング層と
の組み合わせになる複合共振器を構成している。説明を
簡単にするために、複合共振器の内、活性層を狭むー対
の半導体多層膜で構成される共振器を主共振器、基板上
の半導体多層膜と高反射膜コーティング層とで構成され
る共振器を外部共振器と呼ぶことにする。このとき、面
発光レーザの発振線幅を考えると、主共振器においては
共振器長が短いから発振線幅は比較的大きな広がりを持
つ。一方、半導体基板の厚みは、面発光レーザ発振器の
共振器長に比べてはるかに大きいから、外部共振器の共
振スペクトルは主共振器の共振スペクトルに比べて、各
々のモードに関して狭い共振線幅と狭いフリースペクト
ラルレンジとを有することになる。そこで、主共振器と
外部共振器とを合せた複合共振器の発振スペクトルは、
外部共振器の共振線幅に狭帯域化されることになる。本
発明の面発光レーザでは、その複合共振器の共振スペク
トルが出力され、面発光レーザ発振器における主共振器
単独よりも狭い線幅の発振スペクトルを得ることができ
る。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である狭帯域化面
発光レーザを示す概念図である。活性層５をクラッド層
４，６で狭んでダブルへテロ構造が構成されている。こ
のダブルヘテロ構造を有する中間層１１が、レーザ共振
器の反射鏡を構成するｐ型半導体多層膜３およびｎ型半
導体多層膜７の間に配置されている。ｐ型半導体多層膜
３上にはｐ型電極２が設けてある。これら符号３〜７で
示す層でなる半導体多層構造が、面発光レーザ発振器を
構成し、半導体基板９上に積層されている。本実施例で
は半導体基板上に垂直共振器を形成した従来の面発光レ
ーザ構造に加えて、出力光１０を取り出す基板裏面に高
反射膜１２が設けてある。この半導体構造において、ｐ
型半導体多層膜３およびｎ型半導体多層膜７ならびに高
反射膜１２の組み合わせで複合共振器が構成される。こ
こで，ｐ型半導体多層膜３とｎ型半導体多層膜７とで構
成される共振器を主共振器１３、ｎ型半導体多層膜７と
高反射膜１２とで構成される共振器を外部共振器１４と
呼ぶことにする。高反射膜１２は、光学長が面発光レー
ザ発振器における発振波長の４分の１となるような膜厚
を有する高屈折率層と低屈折率層との交互層からなる半
導体や誘電体膜の積層により得られる。本実施例におけ
る狭帯域化面発光レーザの動作特性を、スペクトル図で
図２に示す。の利得スペクトルを有する面発光レーザ
発振器を考えると、主共振器１３の共振器長が極めて短
いから、外部共振器１４を除いた部分、即ち面発光レー
ザ発振器だけで動作させた場合の各々のモードに対する
共振スペクトルは、図２のに示すようにやや大きな広
がりを持つ。一方、外部共振器１４の共振器長は、基板
９の厚さ程度となり、主共振器１３の長さに比べてはる
かに大きい。そこで、外部共振器１４における各々のモ
ードに対する共振スペクトルを考えると、図２のに示
すようになる。このように、外部共振器１４の共振スペ
クトルは、主共振器１３の共振スペクトルに比べてはる
かに狭い共振波長窓を与えることになる。したがって、
これら両者を結合した複合共振器を備える本実施例にお
いては、出力光のスペクトルは図２のに示すようにな
り、外部共振器１４の線幅に狭帯域化される。
発光レーザを示す概念図である。活性層５をクラッド層
４，６で狭んでダブルへテロ構造が構成されている。こ
のダブルヘテロ構造を有する中間層１１が、レーザ共振
器の反射鏡を構成するｐ型半導体多層膜３およびｎ型半
導体多層膜７の間に配置されている。ｐ型半導体多層膜
３上にはｐ型電極２が設けてある。これら符号３〜７で
示す層でなる半導体多層構造が、面発光レーザ発振器を
構成し、半導体基板９上に積層されている。本実施例で
は半導体基板上に垂直共振器を形成した従来の面発光レ
ーザ構造に加えて、出力光１０を取り出す基板裏面に高
反射膜１２が設けてある。この半導体構造において、ｐ
型半導体多層膜３およびｎ型半導体多層膜７ならびに高
反射膜１２の組み合わせで複合共振器が構成される。こ
こで，ｐ型半導体多層膜３とｎ型半導体多層膜７とで構
成される共振器を主共振器１３、ｎ型半導体多層膜７と
高反射膜１２とで構成される共振器を外部共振器１４と
呼ぶことにする。高反射膜１２は、光学長が面発光レー
ザ発振器における発振波長の４分の１となるような膜厚
を有する高屈折率層と低屈折率層との交互層からなる半
導体や誘電体膜の積層により得られる。本実施例におけ
る狭帯域化面発光レーザの動作特性を、スペクトル図で
図２に示す。の利得スペクトルを有する面発光レーザ
発振器を考えると、主共振器１３の共振器長が極めて短
いから、外部共振器１４を除いた部分、即ち面発光レー
ザ発振器だけで動作させた場合の各々のモードに対する
共振スペクトルは、図２のに示すようにやや大きな広
がりを持つ。一方、外部共振器１４の共振器長は、基板
９の厚さ程度となり、主共振器１３の長さに比べてはる
かに大きい。そこで、外部共振器１４における各々のモ
ードに対する共振スペクトルを考えると、図２のに示
すようになる。このように、外部共振器１４の共振スペ
クトルは、主共振器１３の共振スペクトルに比べてはる
かに狭い共振波長窓を与えることになる。したがって、
これら両者を結合した複合共振器を備える本実施例にお
いては、出力光のスペクトルは図２のに示すようにな
り、外部共振器１４の線幅に狭帯域化される。
【０００７】
【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明における狭帯域化面発光レーザにおいて
は、極めて簡単な構造で、発振線幅の狭帯域化すること
ができる。したがって、本発明の面発光レーザは高いコ
ヒーレンスを必要とする光情報処理、例えば、光ヘテロ
ダイン検波等に用いることも可能である。
うに、本発明における狭帯域化面発光レーザにおいて
は、極めて簡単な構造で、発振線幅の狭帯域化すること
ができる。したがって、本発明の面発光レーザは高いコ
ヒーレンスを必要とする光情報処理、例えば、光ヘテロ
ダイン検波等に用いることも可能である。
【図１】本発明の一実施例である狭帯域化面発光レーザ
を示す概念図である。
を示す概念図である。
【図２】図１の狭帯域化面発光レーザの動作特性を示す
スペクトル図である。
スペクトル図である。
【図３】従来の面発光レーザの断面構造を示す概念図で
ある。
ある。
１ 電流源 ２ ｐ型電極 ３ ｐ型半導体多層膜 ４，６ クラッド層 ５ 活性層 ７ ｎ型半導体多層膜 ８ ｎ型電極 ９ 半導体基板 １０ 出力光 １１ 中間層 １２ 高反射膜 １３ 主共振器 １４ 外部共振器
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板の表面上に半導体積層構造を
形成してなり、該半導体積層構造が、一対の半導体多層
膜を反射鏡とする共振器と、前記一対の半導体多層膜の
間に配置された活性層とを備えて面発光レーザ発振器を
構成しており、前記基板の裏面からレーザ光を取り出す
面発光レーザにおいて、前記基板裏面に高反射膜コーテ
ィング層を設け、前記一対の半導体多層膜と前記高反射
膜コーティング層とで複合共振器を構成していることを
特徴とする面発光レーザ。 - 【請求項２】 前記高反射膜コーティング層が、前記面
発光レーザ発振器における発振波長の４分の１の膜厚を
有する高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104529A JP2546133B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 狭帯域化面発光レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104529A JP2546133B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 狭帯域化面発光レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314846A JPH06314846A (ja) | 1994-11-08 |
| JP2546133B2 true JP2546133B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=14383026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5104529A Expired - Fee Related JP2546133B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 狭帯域化面発光レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546133B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08148755A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-06-07 | Nec Corp | 面発光レーザ装置及びその製造方法 |
| JPH08288585A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Nec Corp | 波長多重面発光半導体レーザアレイの作製方法 |
| CA2250509A1 (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-09 | Heinrich-Hertz-Institut Fur Nachrichtentechnik Berlin Gmbh | Q-switched semiconductor laser |
| US6778582B1 (en) | 2000-03-06 | 2004-08-17 | Novalux, Inc. | Coupled cavity high power semiconductor laser |
| WO2001095445A2 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-13 | Coherent, Inc. | Optically-pumped semiconductor laser with output coupled to optical fiber |
| TW200524236A (en) * | 2003-12-01 | 2005-07-16 | Nl Nanosemiconductor Gmbh | Optoelectronic device incorporating an interference filter |
| TW200603401A (en) | 2004-04-07 | 2006-01-16 | Nl Nanosemiconductor Gmbh | Optoelectronic device based on an antiwaveguiding cavity |
| WO2005122349A1 (en) | 2004-06-07 | 2005-12-22 | Nl Nanosemiconductor Gmbh | Electrooptically wavelength-tunable resonant cavity optoelectronic device for high-speed data transfer |
| US7322704B2 (en) | 2004-07-30 | 2008-01-29 | Novalux, Inc. | Frequency stabilized vertical extended cavity surface emitting lasers |
| EP2036172A2 (en) * | 2006-06-16 | 2009-03-18 | Vitaly Shchukin | Coupled cavity ld with tilted wave propagation |
| DE102008006993A1 (de) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Oberflächenemittierender Halbleiterlaser |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03248395A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-06 | Sony Corp | 光記憶装置 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP5104529A patent/JP2546133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06314846A (ja) | 1994-11-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960611 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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