JP2830909B2 - Optical element - Google Patents

Optical element

Info

Publication number
JP2830909B2
JP2830909B2 JP720896A JP720896A JP2830909B2 JP 2830909 B2 JP2830909 B2 JP 2830909B2 JP 720896 A JP720896 A JP 720896A JP 720896 A JP720896 A JP 720896A JP 2830909 B2 JP2830909 B2 JP 2830909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
size
quantum
carrier confinement
optical
confinement
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
Application number
JP720896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09199800A (en
Inventor
芳弘 南部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP720896A priority Critical patent/JP2830909B2/en
Publication of JPH09199800A publication Critical patent/JPH09199800A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2830909B2 publication Critical patent/JP2830909B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

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、光情報処理や光通
信等の分野で用いられる波長多重レーザ等の広帯域光素
子に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband optical device such as a wavelength division multiplexed laser used in the fields of optical information processing and optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の持つ実空間および波長空間で多重化
可能な性質を利用する光並列処理は、情報処理システム
や通信システムの高容量・広帯域化に有効である。波長
空間での多重化を利用する光並列処理の目的に使用でき
る光素子としては広帯域特性をもち、かつ波長依存特性
が少ないものが望まれる。これは出来るだけ多くの波長
の異なる各光モードを動作させ、かつ各モード間ででき
るだけ均一な光パワーが得られることが望ましいためで
ある。例えばレーザ素子や光アンプ素子においては利得
媒質のゲインスペクトルが広く、かつゲインスペクトル
に大きな波長依存特性のないもの、言い換えればできる
だけフラットなスペクトル特性があるものが望ましい。
また、このようなフラットなスペクトル特性をもつ利得
媒質を面発光レーザのような共振器長の短いレーザに適
用した場合、温度変化によって共振波長変化が生じても
光出力が変動しないため、このような短共振器型レーザ
の利得媒質としても望ましいものである。
2. Description of the Related Art Optical parallel processing utilizing the property of light that can be multiplexed in real space and wavelength space is effective for increasing the capacity and bandwidth of information processing systems and communication systems. As an optical element that can be used for the purpose of optical parallel processing using multiplexing in a wavelength space, an element having a wide band characteristic and a small wavelength dependent characteristic is desired. This is because it is desirable to operate as many optical modes having different wavelengths as possible and to obtain as uniform an optical power as possible between the modes. For example, in a laser device or an optical amplifier device, it is desirable that the gain medium of the gain medium is wide and the gain spectrum does not have a large wavelength-dependent characteristic, in other words, that the spectral characteristic is as flat as possible.
Further, when a gain medium having such a flat spectral characteristic is applied to a laser having a short cavity length such as a surface emitting laser, the optical output does not fluctuate even if the resonance wavelength changes due to a temperature change. It is also desirable as a gain medium for a short-cavity laser.

【0003】従来このような光素子を実現するため、例
えばアイ・トルプリイー・ジャーナル・オブ・セレクテ
ッド・トピックス・イン・カンタム・エレクトロニクス
誌(IEEE Journal of Selecte
d Topics in Quantum Elect
ronics)、第1巻2号654ページに梶田らが示
したような技術が提案されていた。これは、半導体レー
ザの利得媒質としてよく用いられる多重量子井戸におい
て各量子井戸の組成を変化させることにより広帯域、フ
ラットスペクトルをもつ利得媒質を実現した例である。
それぞれの量子井戸の利得スペクトルは狭帯域であって
も、それぞれの利得波長帯域が異なっており、全ての量
子井戸の利息スペクトルがオーバラップした結果とし
て、広帯域、フラットスペクトルをもつ利得媒質を実現
している。
[0003] Conventionally, to realize such an optical element, for example, an I. Journal of Selective Topics in Quantum Electronics (IEEE Journal of Selecte Electronics) has been proposed.
d Topics in Quantum Elect
ronics), Vol. 1, No. 2, page 654 has proposed a technique as shown by Kajita et al. This is an example of realizing a gain medium having a wide band and a flat spectrum by changing the composition of each quantum well in a multiple quantum well often used as a gain medium of a semiconductor laser.
Even though the gain spectrum of each quantum well is narrow, each gain wavelength band is different, and as a result of overlapping the interest spectra of all quantum wells, a gain medium having a broadband and flat spectrum is realized. ing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上に示
したようなレーザや光アンプには、以下に示すような欠
点があった。
However, the above-described laser and optical amplifier have the following disadvantages.

【0005】それぞれの量子井戸に注入されているキャ
リアの運動エネルギーは熱的に拡がりを持って分布して
いる。この時、利得スペクトルの広エネルギー側(短波
長側)には反転していない双極子(電子−ホール対)が
存在しており、これによる吸収が存在する。これは量子
井戸では広エネルギー側に連続的な状態密度が存在する
ことが原因である。これによって、上記の構成のレーザ
では高エネルギー側に利得帯域をもつ量子井戸で発生す
る利得の一部が低エネルギー側に利得帯域をもつ量子井
戸による吸収でキャンセルするため効率が悪く、かつフ
ラットなスペクトルを得ることが困難となる。また、一
枚の量子井戸が持つ利得スペクトルの幅は高々熱的エネ
ルギー3kB T/2(kB :ボルツマン定数、T:温
度)の程度であり、室温で25meVの程度である。従
って広帯域を得るためには多くの層数の量子井戸が必要
で、これは上記の吸収の問題をより一層深刻なものとし
てしまう。
[0005] The kinetic energy of the carriers injected into each quantum well is distributed with thermal spread. At this time, a non-inverted dipole (electron-hole pair) exists on the wide energy side (short wavelength side) of the gain spectrum, and absorption due to this exists. This is because the quantum well has a continuous state density on the wide energy side. Thus, in the laser having the above configuration, a part of the gain generated in the quantum well having the gain band on the high energy side is canceled by absorption by the quantum well having the gain band on the low energy side, so that the efficiency is low and the flatness is low. It is difficult to obtain a spectrum. The width of the gain spectrum possessed by one quantum well is at most about 3 k B T / 2 (k B : Boltzmann constant, T: temperature) of thermal energy, and is about 25 meV at room temperature. Accordingly, a large number of quantum wells is required to obtain a wide band, which makes the above-mentioned absorption problem even more serious.

【0006】さらに共振器長の短い面発光レーザ等では
多重量子井戸の層数が増えると、レーザ定在波モードの
光場の腹(強度が最も強くなる位置)に量子井戸を置く
ことが困難になる。その結果、光場と媒質の光結合が弱
まって見かけ上の利得低下が生じてしまうという欠点も
ある。
Further, in a surface emitting laser or the like having a short cavity length, when the number of layers of the multiple quantum well increases, it is difficult to place the quantum well at the antinode (the position where the intensity is highest) of the laser standing wave mode optical field. become. As a result, there is also a disadvantage that the optical coupling between the optical field and the medium is weakened and an apparent gain reduction occurs.

【0007】本発明の目的は、以上に示した従来技術の
欠点を克服し、広帯域でフラットなスペクトルを持つ利
得媒質や、これを用いた同じ特性を有するレーザや光ア
ンプ等の光素子、温度特性に優れたレーザや光アンプ等
の光素子を提供することにある。
An object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a gain medium having a flat spectrum over a wide band, an optical element such as a laser or an optical amplifier having the same characteristics using the gain medium, and a temperature. An object of the present invention is to provide an optical element such as a laser or an optical amplifier having excellent characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明によ
れば、熱的ド・ブロイ波長程度のサイズを有する2次元
あるいは3次元キャリア閉じ込め構造半導体利得材料に
より構成される光素子において、前記キャリア閉じ込め
構造の閉じ込めサイズにバラツキを持たせ且つ各サイズ
のキャリア閉じ込め構造の数がサイズの2乗に逆比例す
るように、前記キャリア閉じ込め構造を制御したことを
特徴とする光素子が得られる。
According to the Summary of the invention of claim 1, wherein, in the formed optical element by a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure semiconductor gain material having a size of about thermal de Broglie wavelength, the Career confinement
Variations in the confinement size of the structure and each size
Number of carrier confinement structures is inversely proportional to the square of size
Thus , an optical element characterized by controlling the carrier confinement structure is obtained.

【0009】請求項2記載の発明によれば、熱的ド・ブ
ロイ波長程度のサイズを有する2次元あるいは3次元キ
ャリア閉じ込め構造半導体利得材料により構成される半
導体レーザにおいて、前記キャリア閉じ込め構造の閉じ
込めサイズにバラツキを持たせ且つ各サイズのキャリア
閉じ込め構造の数がサイズの2乗に逆比例するように、
前記キャリア閉じ込め構造を制御したことを特徴とする
半導体レーザが得られる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser comprising a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure having a size on the order of a thermal de Broglie wavelength, comprising a semiconductor gain material.
Carrier of each size with variation in the size
As the number of confinement structures is inversely proportional to the square of the size,
A semiconductor laser characterized by controlling the carrier confinement structure is obtained.

【0010】請求項3記載の発明によれば、熱的ド・ブ
ロイ波長程度のサイズを有する2次元あるいは3次元キ
ャリア閉じ込め構造半導体利得材料により構成される光
アンプにおいて、前記キャリア閉じ込め構造の閉じ込め
サイズにバラツキを持たせ且つ各サイズのキャリア閉じ
込め構造の数がサイズの2乗に逆比例するように、前記
キャリア閉じ込め構造を制御したことを特徴とする光ア
ンプが得られる。
According to the third aspect of the present invention, in the optical amplifier made of a semiconductor gain material having a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure having a size about the thermal de Broglie wavelength, the carrier confinement structure is confined.
Variations in size and closing of each size carrier
So that the number of confining structures is inversely proportional to the square of the size
An optical amplifier characterized by controlling the carrier confinement structure is obtained.

【0011】[0011]

【作用】次に、本発明の基本的な作用を説明する。Next, the basic operation of the present invention will be described.

【0012】近年、量子細線や量子ドット等と呼ばれる
微小サイズの低次元キャリア閉じ込め構造の電子デバイ
スや光デバイスへの応用研究が盛んである。これらの低
次元キャリア閉じ込め構造は閉じ込めサイズがキャリア
系の熱的ド・ブロイ波長λT(λT は下記の数1式で求
められる)程度であることが特徴であり、このためにい
わゆる量子効果と呼ばれる効果が発現するものと期待さ
れている。
In recent years, research on application of electronic devices and optical devices having a small-sized low-dimensional carrier confinement structure called a quantum wire or quantum dot has been actively conducted. These low-dimensional carrier confinement structures are characterized in that the confinement size is on the order of the thermal de Broglie wavelength λ T of the carrier system (λ T is obtained by the following equation (1)). It is expected that the so-called effect will be exhibited.

【0013】[0013]

【数1】 光デバイスにとって、これら量子力学的サイズの低次元
キャリア閉じ込め構造(以下、「量子閉じ込め構造」と
呼ぶ)のメリットは、その状態密度が急峻になるという
ことである。これは、物理的に言えば媒質中に存在しう
る双極子(電子−ホール対)を、ある離散的な遷移エネ
ルギー状態に集中できるということを意味している。こ
のようなことが可能になるのは、キャリアを空間的に閉
じ込めることによってキャリアの非個別性が失われ、そ
の結果パウリの排他律が緩和されるためである(パウリ
の排他律が効かないと、交換相互作用が生じないためエ
ネルギー準位の縮退が解けない。)。
(Equation 1) An advantage of these quantum mechanical size low-dimensional carrier confinement structures (hereinafter referred to as “quantum confinement structures”) for optical devices is that the density of states becomes steep. This means that physically speaking, dipoles (electron-hole pairs) that can exist in the medium can be concentrated in a certain discrete transition energy state. This is possible because the non-individuality of the carrier is lost by spatially confining the carrier, and as a result, the Pauli exclusion rule is relaxed. (If the Pauli exclusion rule does not work, , The degeneracy of the energy level cannot be solved because no exchange interaction occurs.)

【0014】一方実験的には、残念ながら状態密度の急
峻化によるフォトルミネッセンススペクトルや利得スペ
クトルの急峻化は見られていないのが現状である。これ
は量子閉じ込め構造のサイズにバラツキがあって、それ
によって閉じ込め準位のエネルギーが構造毎にばらつ
き、遷移エネルギーがばらつくため、結果として不均一
拡がりを有する系としてしか作用していないことが原因
とされている。実験的には、量子ドット系では量子井戸
のフォトルミネッセンススペクトル幅や利得スペクトル
幅より広い幅が観測されることもある。
On the other hand, experimentally, unfortunately, no steepening of the photoluminescence spectrum or the gain spectrum due to the steepening of the state density has been observed at present. This is because the size of the quantum confinement structure varies, and consequently the energy of the confinement level varies from structure to structure, and the transition energy varies. Have been. Experimentally, in the quantum dot system, a width wider than the photoluminescence spectrum width and the gain spectrum width of the quantum well may be observed.

【0015】本発明は、このサイズのバラツキにより不
均一拡がりが生じるという現象を逆に積極的に利用しよ
うと言うものである。これまでの量子閉じ込め構造実現
のアプローチでは、できるだけ同一サイズの量子閉じ込
め構造を作製しようと考えていた。これを、量子閉じ込
め構造においてその閉じ込めサイズを人工的に自由に設
計/制御可能なパラメータと考えなおす。このように考
え直すと、各量子構造のサイズを制御することにより遷
移エネルギーを制御することができることになる。従っ
て、系全体として見たときの状態密度の形状を自在にコ
ントロール出来ることになる。例えば、Rmin ≦R≦R
max の半径Rを持つ球形の量子ドット構造を半径Rを持
つ量子ドットの数N(R)がN(R)∝R-2となるよう
に作製すると、これに対応する系全体としての状態密度
dN/dEは、量子効果による遷移エネルギーのシフト
ΔE∝R-2であるからdN/dE∝R3 ・dN/dRの
関係があることに注意して、対応する遷移エネルギーE
の間でフラット(エネルギーEに依存しない)状態密度
を作り出すことができる。ここで、遷移エネルギーEは
下記の数2式により求められる。隣り合う量子構造間の
距離が十分に離れている場合には量子構造間での励起移
乗は無視でき、これら量子構造に等確率で均一にキャリ
アが注入されるはずであるから、状態密度形状に直接比
例した利得スペクトルが得られるはずである。
The present invention intends to positively utilize the phenomenon that the unevenness of the size causes the uneven spread. In the conventional approach to the realization of the quantum confinement structure, it was intended to fabricate a quantum confinement structure of the same size as possible. This is reconsidered as a parameter in the quantum confinement structure whose confinement size can be artificially freely designed and controlled. When reconsidered in this way, the transition energy can be controlled by controlling the size of each quantum structure. Therefore, the shape of the state density when viewed as a whole system can be freely controlled. For example, R min ≦ R ≦ R
When a spherical quantum dot structure having a radius R of max is manufactured such that the number N (R) of quantum dots having a radius R satisfies N (R) ∝R −2 , the corresponding state density of the entire system is obtained. Note that dN / dE is a shift ΔE∝R −2 of the transition energy due to the quantum effect, so that there is a relationship of dN / dE∝R 3 · dN / dR, and the corresponding transition energy E
A flat (independent of energy E) density of states can be created. Here, the transition energy E is obtained by the following equation (2). If the distance between adjacent quantum structures is sufficiently large, excitation transfer between quantum structures can be ignored, and carriers should be injected uniformly with equal probability into these quantum structures. A directly proportional gain spectrum should be obtained.

【0016】[0016]

【数2】 このようなサイズ分布を人工的に制御した量子閉じ込め
構造を利得媒質とすれば広帯域でフラットな利得スペク
トルを有するレーザや光アンプ等の光素子が実現でき
る。2次元量子閉じ込め構造(量子細線)や3次元量子
閉じ込め構造(量子ドット)では、単体の状態密度では
高エネルギー側に状態密度が存在しないか存在しても小
さいので、従来技術にあったような吸収の問題は発生し
ない。また、従来技術ではレーザ定在波モード(縦モー
ド)方向で利得媒質の特性を制御していたのに比べて、
本発明ではレーザ定在波モード(縦モード)と直交する
面内で量子閉じ込め構造のサイズを制御するので、従来
技術の場合と異なりレーザモード腹付近に全ての媒質を
集中することが可能である。
(Equation 2) If a quantum confinement structure whose size distribution is artificially controlled is used as a gain medium, an optical device such as a laser or an optical amplifier having a flat gain spectrum over a wide band can be realized. In the two-dimensional quantum confinement structure (quantum wire) and three-dimensional quantum confinement structure (quantum dot), the state density of a simple substance does not exist or is small even on the high energy side. No absorption problems occur. Also, in contrast to the prior art in which the characteristics of the gain medium were controlled in the laser standing wave mode (longitudinal mode) direction,
In the present invention, since the size of the quantum confinement structure is controlled in a plane orthogonal to the laser standing wave mode (longitudinal mode), it is possible to concentrate all the media near the antinode of the laser mode unlike the conventional technique. .

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1にはGaAs基板上の面発光レーザに
本発明を適用した場合の一例の断面図を示した。始め
に、MBE法により、GaAs基板7上にGaAs/A
lAsの多層構造よりなる分布型ブラッグ反射鏡4を成
長し、後にAlGaAsまたGaAsをクラッド層とし
て約6nm厚のIn0.2 Ga0.8 As量子井戸を形成
し、GaAs層で表面を覆う。ここまでの成長後、以下
に述べるような手法で基板をパターニングすることによ
って、量子ドット構造を含む活性層3を形成する。ま
ず、表面にレジストを塗布し、電子ビームで露光する事
により、直径が10nmから25nmまでのパターン
で、1nmおきの直径のものを50nm間隔程度に基板
表面に形成する。この後、反応性イオンビームエッチン
グにより、このパターン下部のみが残存するようにエッ
チングする。こうして形成された、直径の異なる量子ド
ット構造に対し、この表面上に再度MBE成長を行う。
ここで、量子ドット活性層3上部にGaAs/AlAs
の多層構造よりなる分布型ブラッグ反射鏡2を成長し、
表面にオーミック接合のためのGaAs層を成長する。
しかる後、通常のフォトリソグラフィーおよびウエット
エッチングにより、10um面発光レーザの面内モード
決定のための電流を注入するための電極1,5を形成す
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an example in which the present invention is applied to a surface emitting laser on a GaAs substrate. First, GaAs / A is formed on the GaAs substrate 7 by the MBE method.
grown distributed Bragg reflector 4 made of multi-layer structure of the LAS, after the AlGaAs also GaAs to form an approximately 6nm thick In 0.2 Ga 0.8 As quantum well as a cladding layer, covering the surface of GaAs layer. After the growth up to this point, the active layer 3 including the quantum dot structure is formed by patterning the substrate by the method described below. First, a resist is applied to the surface and exposed with an electron beam to form a pattern having a diameter of 10 nm to 25 nm and a diameter of every 1 nm on the substrate surface at intervals of about 50 nm. Thereafter, etching is performed by reactive ion beam etching so that only the lower portion of the pattern remains. MBE growth is again performed on the surface of the thus formed quantum dot structures having different diameters.
Here, GaAs / AlAs is formed on the quantum dot active layer 3.
A distributed Bragg reflector 2 having a multilayer structure of
A GaAs layer for ohmic junction is grown on the surface.
Thereafter, electrodes 1 and 5 for injecting a current for determining an in-plane mode of the 10 μm surface emitting laser are formed by ordinary photolithography and wet etching.

【0019】本発明の実施例においては直径Rを持つ量
子ドットの数N(R)がN(R)∝R-2となるように電
子ビームの露光パターンを作製した。図2の上図に作製
した量子ドットのサイズと数との関係を示した。これに
対応する系全体としての状態dN/dEは図2の中図の
ようになる。このとき、電流が均一に各量子ドットに注
入され、かつ各量子ドット間で励起移乗が起こらないな
らば、得られる利得は図2下図のようになり広帯域かつ
フラットな利得スペクトルとなるはずである。この実施
例においてはRmin =10nm、Rmax =25nmと選
んだ。対応する利得スペクトル帯域は、Emin =1.2
9eV(波長964nm)、Emax =1.403eV
(波長886nm)となる。
In the embodiment of the present invention, an electron beam exposure pattern was prepared such that the number N (R) of quantum dots having a diameter R was N (R) ∝R -2 . The upper diagram of FIG. 2 shows the relationship between the size and the number of manufactured quantum dots. The corresponding state dN / dE of the entire system is as shown in the middle diagram of FIG. At this time, if a current is uniformly injected into each quantum dot and no excitation transfer occurs between the quantum dots, the gain obtained should be a broadband and flat gain spectrum as shown in the lower diagram of FIG. . In this example, Rmin = 10 nm and Rmax = 25 nm were selected. The corresponding gain spectrum band is E min = 1.2
9eV (wavelength 964nm), E max = 1.403eV
(Wavelength 886 nm).

【0020】このような広帯域かつフラットな利得スペ
クトルを持つ利得媒質は、先にも述べたように波長多重
用の光源や光アンプにとって有用であるが、同時に短共
振器型の面発光レーザにおいて温度特性を向上する上で
有効である。本発明の実施例で作製した面発光レーザの
場合、素子温度を摂氏−77度から180度まで変化さ
せてもレーザ発振可能であるという優れた特性が得られ
ることが判明した。さらに、素子温度を摂氏20度から
80度まで変化させてもレーザ出力がほとんど変化しな
いという優れた特性が得られることがわかった。
Such a gain medium having a broad and flat gain spectrum is useful for a light source or an optical amplifier for wavelength multiplexing as described above, but at the same time, a temperature in a short-cavity surface emitting laser. It is effective in improving characteristics. In the case of the surface emitting laser manufactured according to the example of the present invention, it has been found that excellent characteristics such that laser oscillation is possible even when the element temperature is changed from -77 degrees Celsius to 180 degrees Celsius. Further, it was found that an excellent characteristic that the laser output hardly changed even when the element temperature was changed from 20 degrees Celsius to 80 degrees Celsius was obtained.

【0021】以上の実施形態ではある半導体材料を例に
上げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるも
のではない。本実施形態ではInGaAsを量子閉じ込
め構造に、GaAsをバリア層に用いたレーザを一例と
して説明したが、InP、InGaAs、InGaAs
P等他の半導体材料を用いたレーザや光アンプ等の光素
子に適用することも可能である。また、本実施形態では
面発光レーザや半導体反射鏡を用いる例について示した
が、他の構造、例えば端面出射型レーザや光アンプ、誘
電体多層膜を用いた反射鏡等の別種の構造を用いた場合
にも適用できることはいうまでもない。
In the above embodiment, a semiconductor material is described as an example, but the present invention is not limited to this embodiment. In this embodiment, a laser using InGaAs as a quantum confinement structure and GaAs as a barrier layer has been described as an example, but InP, InGaAs, InGaAs, and the like are described.
It is also possible to apply to optical devices such as lasers and optical amplifiers using other semiconductor materials such as P. In this embodiment, an example using a surface emitting laser or a semiconductor reflecting mirror has been described. However, another structure such as an edge emitting laser, an optical amplifier, or a reflecting mirror using a dielectric multilayer film is used. Needless to say, the present invention can be applied to the case where there is.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広帯域で波長依存性の少ない利得媒質を実現することが
でき、これによって広帯域の半導体レーザや光アンプ等
の光素子、あるいは温度特性の優れたレーザや光アンプ
等の光素子を実現することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to realize a gain medium with a small wavelength dependence in a wide band, thereby realizing an optical element such as a semiconductor laser or an optical amplifier or an optical element having a good temperature characteristic such as a laser or an optical amplifier. .

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

【図1】本発明の一実施形態による面発光レーザの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施形態における量子ドット数の量
子ドットサイズ依存性、状態密度スペクトル、利得スペ
クトルの関係を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the quantum dot size dependency of the number of quantum dots, the state density spectrum, and the gain spectrum in the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カソード電極 2 上部分布ブラッグ反射鏡 3 活性層 4 下部分布ブラッグ反射鏡 5 アノード電極 6 イオン注入領域 7 GaAs基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode electrode 2 Upper distributed Bragg reflector 3 Active layer 4 Lower distributed Bragg reflector 5 Anode electrode 6 Ion implantation area 7 GaAs substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−172217(JP,A) 特開 平4−273492(JP,A) 特開 平6−196819(JP,A) 特開 平10−112567(JP,A) 特開 平9−148679(JP,A) 特開 平9−162495(JP,A) 特開 平8−236868(JP,A) 1995年(平成7年)春季第42回応物学 会予稿集 30p−ZG−6 p.1102 1995年(平成7年)春季第42回応物学 会予稿集 30p−ZG−4 p.1101 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-8-172217 (JP, A) JP-A-4-273492 (JP, A) JP-A-6-196819 (JP, A) JP-A-10- 112567 (JP, A) JP-A-9-148679 (JP, A) JP-A-9-162495 (JP, A) JP-A-8-236868 (JP, A) The 42nd Spring of 1995 Proceedings of the Society of Natural Sciences 30p-ZG-6 p. 1102 Proceedings of the 42nd Annual Meeting of the Society for Response Science, 1995, 30p-ZG-4 p. 1101 (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱的ド・ブロイ波長程度のサイズを有す
る2次元あるいは3次元キャリア閉じ込め構造半導体利
得材料により構成される光素子において、前記キャリア閉じ込め構造の閉じ込めサイズにバラツキ
を持たせ且つ各サイズのキャリア閉じ込め構造の数がサ
イズの2乗に逆比例するように、前記キャリア閉じ込め
構造を制御した ことを特徴とする光素子。
1. An optical device comprising a semiconductor gain material having a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure having a size on the order of a thermal de Broglie wavelength, wherein the confinement size of the carrier confinement structure varies.
And the number of carrier confinement structures of each size is
The carrier confinement is inversely proportional to the square of the
An optical element having a controlled structure .
【請求項2】 熱的ド・ブロイ波長程度のサイズを有す
る2次元あるいは3次元キャリア閉じ込め構造半導体利
得材料により構成される半導体レーザにおいて、前記キャリア閉じ込め構造の閉じ込めサイズにバラツキ
を持たせ且つ各サイズのキャリア閉じ込め構造の数がサ
イズの2乗に逆比例するように、前記キャリア閉じ込め
構造を制御した ことを特徴とする半導体レーザ。
2. A semiconductor laser comprising a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure having a size on the order of thermal de Broglie wavelength semiconductor gain material, wherein the confinement size of the carrier confinement structure varies.
And the number of carrier confinement structures of each size is
The carrier confinement is inversely proportional to the square of the
A semiconductor laser having a controlled structure .
【請求項3】 熱的ド・ブロイ波長程度のサイズを有す
る2次元あるいは3次元キャリア閉じ込め構造半導体利
得材料により構成される光アンプにおいて、前記キャリア閉じ込め構造の閉じ込めサイズにバラツキ
を持たせ且つ各サイズのキャリア閉じ込め構造の数がサ
イズの2乗に逆比例するように、前記キャリア閉じ込め
構造を制御した ことを特徴とする光アンプ。
3. An optical amplifier comprising a semiconductor gain material having a two-dimensional or three-dimensional carrier confinement structure having a size on the order of a thermal de Broglie wavelength, wherein the confinement size of the carrier confinement structure varies.
And the number of carrier confinement structures of each size is
The carrier confinement is inversely proportional to the square of the
An optical amplifier whose structure is controlled .
JP720896A 1996-01-19 1996-01-19 Optical element Expired - Fee Related JP2830909B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP720896A JP2830909B2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP720896A JP2830909B2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Optical element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09199800A JPH09199800A (en) 1997-07-31
JP2830909B2 true JP2830909B2 (en) 1998-12-02

Family

ID=11659598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP720896A Expired - Fee Related JP2830909B2 (en) 1996-01-19 1996-01-19 Optical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2830909B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4999038B2 (en) * 2004-08-20 2012-08-15 古河電気工業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP4992451B2 (en) * 2007-02-08 2012-08-08 住友電気工業株式会社 Semiconductor laser and method of manufacturing the semiconductor laser
JP4922036B2 (en) * 2007-03-28 2012-04-25 富士通株式会社 Quantum dot semiconductor device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1995年(平成7年)春季第42回応物学会予稿集 30p−ZG−4 p.1101
1995年(平成7年)春季第42回応物学会予稿集 30p−ZG−6 p.1102

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09199800A (en) 1997-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7696098B2 (en) Tuneable unipolar lasers
JP3665526B2 (en) High-power single-mode semiconductor laser and optical amplifier using a two-dimensional Bragg grating.
JP2007116200A (en) Quantum dash device
JPH04233293A (en) Semiconductor laser
JP3033517B2 (en) Semiconductor tunable laser
JP3191286B2 (en) Quantum dot cascade laser device
JP2004200375A (en) Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2822994B2 (en) Mode-locked semiconductor laser
JPS5936988A (en) Vertical oscillation type semiconductor laser
JP2003332694A (en) Semiconductor laser
JP2830909B2 (en) Optical element
US6728282B2 (en) Engineering the gain/loss profile of intersubband optical devices having heterogeneous cascades
Kovsh et al. High power lasers based on submonolayer InAs–GaAs quantum dots and InGaAs quantum wells
JP3008927B2 (en) Semiconductor laser and semiconductor optical amplifier
US5327445A (en) Quantum-well type semiconductor laser device
US6933159B2 (en) Fabrication method of a semiconductor laser device
JP3223047B2 (en) Quantum wire laser
JP7028049B2 (en) Quantum cascade laser
JP4999038B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2658883B2 (en) Surface emitting device
JP4117778B2 (en) Semiconductor optical device
JP2003204121A (en) Optical semiconductor device and its manufacturing method
JP4652712B2 (en) Semiconductor device
JP2009124009A (en) Optical semiconductor device
EP1504504B1 (en) Tuneable laser

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: 19980826

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080925

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080925

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090925

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090925

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100925

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees