JP2817174B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2817174B2 JP2817174B2 JP7212589A JP7212589A JP2817174B2 JP 2817174 B2 JP2817174 B2 JP 2817174B2 JP 7212589 A JP7212589 A JP 7212589A JP 7212589 A JP7212589 A JP 7212589A JP 2817174 B2 JP2817174 B2 JP 2817174B2
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- conduction band
- harmonic
- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報処理用の高密度光記録に用いる半導体レ
ーザに関するものである。
ーザに関するものである。
単色性とコヒーレンシーの高いレーザ光を用いた光記
録においてその記録密度を高めるためにはできる限り短
い波長の発振光が必要である。従来、室温CW発振できる
最短波長の限界としてはAlGaInP系による640nmが得られ
ている（Erectronics Let.vol.23（1987）p.1327）。こ
れよりさらに短いコヒーレント光源としてはプロトン交
換法を用いたLiNbO3導波路による第２高調波素子を半導
体レーザと組み合わせたものがあり（応用物理vol.56
（1987）p.1637）、420nmの光が得られている。
録においてその記録密度を高めるためにはできる限り短
い波長の発振光が必要である。従来、室温CW発振できる
最短波長の限界としてはAlGaInP系による640nmが得られ
ている（Erectronics Let.vol.23（1987）p.1327）。こ
れよりさらに短いコヒーレント光源としてはプロトン交
換法を用いたLiNbO3導波路による第２高調波素子を半導
体レーザと組み合わせたものがあり（応用物理vol.56
（1987）p.1637）、420nmの光が得られている。
半導体レーザから出射されるレーザ光を導波路型の第
２高周波素子に結合させる場合、高い変換効率を得るた
めには非常に高い工作精度が必要であり、量産には不向
きである。また、整った出力光を得るほどに工作精度を
上げることは事実上困難である。
２高周波素子に結合させる場合、高い変換効率を得るた
めには非常に高い工作精度が必要であり、量産には不向
きである。また、整った出力光を得るほどに工作精度を
上げることは事実上困難である。
本発明は組立て工程を全く必要としないで、モノリシ
ックに成長した半導体結晶を第２高調波素子に用いた半
導体レーザであり、ブリュリアンゾーン中のΓ点におけ
る第１伝導帯と第２の伝導帯のエネルギー差が第１伝導
帯と第１価電子帯のエネルギー差にほぼ等しい半導体混
晶層から成る第２高調波発生層を、発光に与る活性層を
含む多層構造と、この多層構造の積層面に垂直な一対の
端面とで成る共振器の内部に持つことを特徴とした構成
である。
ックに成長した半導体結晶を第２高調波素子に用いた半
導体レーザであり、ブリュリアンゾーン中のΓ点におけ
る第１伝導帯と第２の伝導帯のエネルギー差が第１伝導
帯と第１価電子帯のエネルギー差にほぼ等しい半導体混
晶層から成る第２高調波発生層を、発光に与る活性層を
含む多層構造と、この多層構造の積層面に垂直な一対の
端面とで成る共振器の内部に持つことを特徴とした構成
である。
本発明の半導体レーザの中で主要な役割を果たす第２
高調波発生層（以下SHG層と略す）を成している半導体
混晶のエネルギーバンドを第２図に、吸収スペクトルを
第３図に示す。以下、これらの図を参照しながら本発明
の作用を説明する。該SHG層のエネルギーバンドは第２
図に示すように第２伝導帯３と第１伝導帯２のエネルギ
ー差が第１伝導帯２と第１価電子帯１のエネルギー差に
ほぼ等しく、ともにｈνである。半導体レーザが発振し
ている時、共振器内にある該SHG層においてエネルギー
ｈνの光子密度が非常に高くなるため第１価電子帯の電
子はエネルギーｈνの光子を２ケ吸収して第２伝導帯３
へ共鳴励起される。
高調波発生層（以下SHG層と略す）を成している半導体
混晶のエネルギーバンドを第２図に、吸収スペクトルを
第３図に示す。以下、これらの図を参照しながら本発明
の作用を説明する。該SHG層のエネルギーバンドは第２
図に示すように第２伝導帯３と第１伝導帯２のエネルギ
ー差が第１伝導帯２と第１価電子帯１のエネルギー差に
ほぼ等しく、ともにｈνである。半導体レーザが発振し
ている時、共振器内にある該SHG層においてエネルギー
ｈνの光子密度が非常に高くなるため第１価電子帯の電
子はエネルギーｈνの光子を２ケ吸収して第２伝導帯３
へ共鳴励起される。
第３図（ａ）はレーザ発振していない時のSHG層の吸
収スペクトルを示す。共振器内でレーザ発振が始まり、
前述の如く２光子共鳴励起が充分に増大すると第２伝導
帯３と第１価電子帯１の間で光励起による反転分布が生
じ、第２高調波５が得られる。この時のSHG層の吸収ス
ペクトルを第３図（ｂ）に示す。また、基本波発振強度
の注入電流依存性および第２高調波光強度の基本波光強
度依存性をそれぞれ第４図（ａ），（ｂ）に示す。
収スペクトルを示す。共振器内でレーザ発振が始まり、
前述の如く２光子共鳴励起が充分に増大すると第２伝導
帯３と第１価電子帯１の間で光励起による反転分布が生
じ、第２高調波５が得られる。この時のSHG層の吸収ス
ペクトルを第３図（ｂ）に示す。また、基本波発振強度
の注入電流依存性および第２高調波光強度の基本波光強
度依存性をそれぞれ第４図（ａ），（ｂ）に示す。
本発明は上述のSHG層が、活性層を含む多層構造と共
に同一基板上にモノリシックに形成されるので組立作業
が不要となり、結合効率、変換効率の高いSHG層を備え
た半導体レーザが容易に得られる。
に同一基板上にモノリシックに形成されるので組立作業
が不要となり、結合効率、変換効率の高いSHG層を備え
た半導体レーザが容易に得られる。
〔実施例〕 第１図に本発明の実施例を示す。両ヘキ開面で構成さ
れる共振器は電流注入領域22と第２の高調波発生領域23
から成る。電流注入領域22はｎ型クラッド層11とｐ型ク
ラッド層13とでクラッド層よりも禁制帯幅の狭い活性層
12を挟んだ通常のダブルヘテロ（DH）構造であり、電流
注入による第１伝導帯−第１価電子帯間の反転分布が基
本波ｈνのゲインを与え、共振器内にレーザ発振を起せ
る。第２高調波発生領域23には前述の半導体混晶層で成
る第２高調波発生層16が設けられており、エネルギーｈ
νの基本波４により２光子励起されてエネルギー2hνの
第２高調波５を発生する。レーザ素子出力光としては基
本波４と第２高調波５の混在光が得られる。
れる共振器は電流注入領域22と第２の高調波発生領域23
から成る。電流注入領域22はｎ型クラッド層11とｐ型ク
ラッド層13とでクラッド層よりも禁制帯幅の狭い活性層
12を挟んだ通常のダブルヘテロ（DH）構造であり、電流
注入による第１伝導帯−第１価電子帯間の反転分布が基
本波ｈνのゲインを与え、共振器内にレーザ発振を起せ
る。第２高調波発生領域23には前述の半導体混晶層で成
る第２高調波発生層16が設けられており、エネルギーｈ
νの基本波４により２光子励起されてエネルギー2hνの
第２高調波５を発生する。レーザ素子出力光としては基
本波４と第２高調波５の混在光が得られる。
第５図に第２高調波発生層となる半導体混晶材料の設
計例を示す。横軸は該３元混晶材料の混晶比ｘを示す。
両端ｘ＝0,x＝１はそれぞれ２元化合物半導体AC,BCであ
る。縦軸は第１価電子帯エネルギーを基準としたエネル
ギーを示す。図中、混晶比ｘ＝xcの時にEC2−EC1＝EC1
−EVが成り立ち、第２高調波発生層に適する。
計例を示す。横軸は該３元混晶材料の混晶比ｘを示す。
両端ｘ＝0,x＝１はそれぞれ２元化合物半導体AC,BCであ
る。縦軸は第１価電子帯エネルギーを基準としたエネル
ギーを示す。図中、混晶比ｘ＝xcの時にEC2−EC1＝EC1
−EVが成り立ち、第２高調波発生層に適する。
本発明によれば、緑・青・紫などの短波長領域で室温
CW動作可能な半導体レーザを得ることができる。
CW動作可能な半導体レーザを得ることができる。
第２高調波の波長は基本波の1/2となるため、光記録
読出し用光源として用いた場合、４倍の記録密度の情報
を読出すことが可能である。
読出し用光源として用いた場合、４倍の記録密度の情報
を読出すことが可能である。
第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は第２高調波
発生層のバンド構造を示す図、第３図は第２高調波発生
層の吸収スペクトルを示す図、第４図は基本波光強度お
よび第２高調波光強度を示す図、第５図は第２高調波発
生層となる半導体混晶材料の設計例を示す図である。 図中、１は第１価電子帯、２は第１伝導帯、３は第２伝
導帯、４は基本波、５は第２高調波、12は活性層、16は
第２高調波発生層を示す。
発生層のバンド構造を示す図、第３図は第２高調波発生
層の吸収スペクトルを示す図、第４図は基本波光強度お
よび第２高調波光強度を示す図、第５図は第２高調波発
生層となる半導体混晶材料の設計例を示す図である。 図中、１は第１価電子帯、２は第１伝導帯、３は第２伝
導帯、４は基本波、５は第２高調波、12は活性層、16は
第２高調波発生層を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】発光に与る活性層を含む多層構造と、この
多層構造の積層面に垂直な一対の出射端面とで成る共振
器内に、ブリュリアンゾーン中のΓ点における第１伝導
帯と第２伝導帯のエネルギー差が第１伝導帯の第１価電
子帯のエネルギー差にほぼ等しい半導体混晶層を持つこ
とを特徴とした半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7212589A JP2817174B2 (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7212589A JP2817174B2 (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250387A JPH02250387A (ja) | 1990-10-08 |
| JP2817174B2 true JP2817174B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=13480293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7212589A Expired - Fee Related JP2817174B2 (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817174B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7212589A patent/JP2817174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02250387A (ja) | 1990-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |