JP2783086B2 - 半導体レーザ装置および光接続装置 - Google Patents

半導体レーザ装置および光接続装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光を用いて情報の伝送を
行うための光接続装置と、光接続装置に用いる面発光型
の半導体レーザ装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光型のレーザ装置は２次元アレイ集
積化が可能なため、光接続用のデバイスとして有効であ
る。
【０００３】従来の半導体レーザ装置について図を用い
て説明する。
【０００４】図５は従来の面発光型の半導体レーザ装置
の斜視図である。
【０００５】図５において、従来の面発光型の半導体レ
ーザ装置は基板１上に第１のミラー層２、活性層３、第
２のミラー層４を順次積層して構成してあり、層の断面
方向の形状は正方形となっている。第１、第２のミラー
層２，４の間で共振器が構成される。横方向の光の閉じ
込めは、例えば、全体をメサエッチングすることで実現
することが出来る。
【０００６】このような面発光型のレーザ装置は光検出
器としても機能するため、２つのレーザを光学的に結合
することで、光情報の送信，受信を行う光接続装置を実
現することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この従来の反動体レー
ザ装置は、発行と受光の両方に用いた場合に、一般的に
発光動作では発熱によって発振波長が長波側に移動する
という問題点がある。また、受光側の素子も共振器を形
成しているため、共振波長からずれると光検出器感度が
大きく低下するという問題点がある。従って、同一半導
体レーザ装置を用いた光接続では、発光側の波長が受光
素子の最適波長より長波側にずれることになり、十分な
検出信号が得られなくなる。
【０００８】本発明の目的は、このような問題点の生じ
ることのない半導体レーザ装置および光接続装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本第１の発明の半導体レ
ーザ装置は、半導体基板上に第１の反射ミラー層，活性
層および第２の反射ミラー層を順次積層して構成した垂
直型の共振器を備える半導体レーザ装置において、前記
共振器は層方向の断面形状を長方形とし、前記活性層は
クラット層と量子井戸層とを含んで構成し、前記量子井
戸層は複数の分子の化合物で構成され、又、前記共振器
の短波長側の発光モードの利得が長波長側の発光モード
の利得に比べて高くなるように、前記複数の分子の化合
率が調整されて化合され、且つ前記量子井戸層の厚さが
調整されて形成ている。
【００１０】本第２の発明の光接続装置は、本第１の発
明の半導体レーザ装置の間を光学的に接続する光接続装
置において、一方の半導体レーザ装置の出射光の偏光を
９０度回転した後、他方の半導体レーザ装置に入射させ
る変換手段を有している。
【００１１】
【作用】本発明の作用を図によって説明する。
【００１２】本発明の半導体レーザ装置では、半導体レ
ーザから出射するレーザ光の波長が直交する２つの偏光
成分間で異なるような構造となっている。仮にＳ偏光と
Ｐ偏光と名付けると、図３に示すように両者では波長に
差がある。このような波長差は共振器構造に非対称性を
導入することで実現できる。例えば図１に示すように層
方向での断面が長方形となるように、辺ａの長さと辺ｂ
の長さを変えればよい。この波長差は、図３に示す受光
状態（ａ）と発光状態（ｂ）における波長の移動量にほ
ぼ等しくなるように設定する。実際の発光動作では、利
得の大きい側のモードが主に発光するため、短波長側の
モードが発光するように活性層のピークを図３（ｂ）の
様に設定する。このような設定を行った半導体レーザ装
置では、発光波長と受光波長が一致しているため光接続
用デバイスとしての用途が広くなる。
【００１３】本第２の発明の光接続装置は、上記のよう
な設定を行った半導体レーザ装置を使用して構成され
る。図４に示すように一方の半導体レーザ装置１０から
の出射光は１／２波長板１２で９０度偏光方向を回転し
て反対側の半導体レーザ装置１０の入射光となる。従っ
て、出射光は常にＳ偏光で、入射光は常にＰ偏光とする
ことが出来る。１／２波長板１２を使用せずに、片方の
半導体レーザ装置１０を光軸に対して９０度回転させて
設置してもよい。
【００１４】このように、本発明の使用すれば、同一の
素子間で効率のよい光情報伝送を実現することが出来
る。
【００１５】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【００１６】図１は本第１の半導体レーザ装置の第１の
実施例を示す斜視図である。
【００１７】図１において本第１の実施例はＧａＡｓの
基板１上に、ＡｌＡＳとＧａＡＳとからなる第１のミラ
ー層２、ＡｌＧａＡａのクラッド層とＩｎＧａＡｓの量
子井戸層とからなる活性層３、ＡｌＡｓとＧａＡｓとか
らなる第２のミラー層４を順次積層し、メサエッチング
により共振器を構成する。
【００１８】本第１の実施例の共振器の断面の形状を長
方形（ｂ〉ａ）とすることにより、２つの直交偏光モー
ド間で共振波長が異なる構成が得られる。例えば断面形
状を６×３μｍとすれば０．４ｎｍ程度の波長差が生じ
る。活性層３の構造は短波長側の偏光モードの利得が高
くなるように設定されている。Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓで
１０ｎｍの量子井戸層を用いれば約９５０ｎｍの発振波
長となる。具体的な発振波長は、活性層の成長条件によ
って異なるが、短波側の利得を高くするためには、Ｉｎ
の割合を減少させるか、量子井戸層を１０ｍｍより薄く
形成すればよい。 図２は本第１の発明の半導体レーザ
装置の第２の実施例を示す斜視図である。 図２におい
て、本第２の実施例は基盤１上に、第１のミラー層２、
活性層３、第２のミラー層４を順次積層し、メサエッチ
ングにより共振器を構成し、且つメサエッチした側面の
２方向に金属層や光ドープ層などの光損失層５を形成し
ている。
【００１９】この第２の実施例では、光損失層５に平行
な電界成分を持つ偏光方向のモードの損失が増加するた
め、発振が抑制される。従って、光損失層５に直交する
方向の偏光成分を持つモードが短波長側になるように共
振器形状が設定されている。例えば、辺ｂが辺ａより長
くなるような長方形の断面形状を形成するばよい。
【００２０】また、共振器断面形状は長方形でなく楕円
形でも同様な波長差を実現可能である。さらに、活性層
３はＡｌＧａＡｓのバルク層としてＡｌとＧａの混品比
で波長を制御してもよい。
【００２１】半導体レーザ装置の層構造は、単純なｐｎ
構造でなく、ｐｎｐｎのサイリスタ構造を有するもので
もよい。
【００２２】図４は本第２の発明の光接続装置の一実施
例を示す図である。
【００２３】図４において、本実施例は上述の第１の実
施例の半導体レーザ装置１０ａの出射光が２つの結合レ
ンズ１１ａ，１１ｂによって反射側の半導体レーザ装置
１０ｂに光学的に結合されて構成している。光学系中に
設置された１／２波長板１２は透過光の偏光方向を９０
度回転させる。従って、Ｓ偏光出射光はＰ偏光として入
射することになる。
【００２４】以上の説明では、単体の半導体レーザ装置
を用いているが、アレイ型半導体レーザ装置においても
同様の効果を得ることが出来る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本第１の発明は、半
導体基板上に第１の反射ミラー層，活性層および第２の
反射ミラー層と順次積層して構成した垂直型の共振器を
備える半導体レーザ装置において、共振器は層方向の断
面形状を長方形とし、活性層はクロッド層と量子井戸層
とを含んで構成し、量子井戸層は複数の分子の化合物で
構成され、又、共振器の短波長側の発光モードの利得が
長波長側の発光モードの利得に比べて高くなるように、
複数の分子の化合率が調整されて化合され、且つ量子井
戸層の厚さが調整されて化合され、且つ量子井戸層の厚
さが調整されて形成されていることにより、直交する２
方向の偏光モード間で相異なる発振波長を得ることがで
きる効果がある。
【００２６】又、本第２の発明は、本第１の発明の半導
体レーザ装置を用いて、一方の半導体レーザ装置の出射
光の偏光を９０度回転した後、他方の半導体レーザ装置
に入射させる変換手段を有することにより、光結合効率
を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本第１の発明の半導体レーザ装置の第１の実施
例を示す斜視図である。
【図２】本第１の発明の半導体レーザ装置の第２の実施
例を示す斜視図である。
【図３】発振器の発振発長と利得との関係を示す特性図
で、（ａ）は受光の場合を示す図（ｂ）は発光の場合を
示す図である。
【図４】本第２の発明の光接続装置の一実施例を示す図
である。
【図５】従来の半導体レーザ装置の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 第１のミラー層 ３ 活性層 ４ 第２のミラー層 ５ 光損失層 １０，１０ａ，１０ｂ 半導体レーザ装置 １１ａ，１１ｂ 結合レンズ １２ １／２波長板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01L 33/00 H01L 31/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に第１の反射ミラー層，活
    性層および第２の反射ミラー層を順次積層して構成した
    垂直型の共振器を備える半導体レーザ装置において、前
    記共振器は層方向の断面形状を長方形とし、前記活性層
    はクラット層と量子井戸層とを含んで構成し、前記量子
    井戸層は複数の分子の化合物で構成され、又、前記共振
    器の短波長側の発光モードの利得が長波長側の発光モー
    ドの利得に比べて高くなるように、前記複数の分子の化
    合率が調整されて化合され、且つ前記量子井戸層の厚さ
    が調整されて形成されていることを特徴とする半導体レ
    ーザ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した半導体レーザ装置の
    間を光学的に接続する光接続装置において、一方の半導
    体レーザ装置の出射光の偏光を９０度回転した後、他方
    の半導体レーザ装置に入射させる変換手段を有すること
    を特徴とする光接続装置。
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