JP3238734B2 - Optical semiconductor device - Google Patents

Optical semiconductor device

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JP3238734B2
JP3238734B2 JP33507591A JP33507591A JP3238734B2 JP 3238734 B2 JP3238734 B2 JP 3238734B2 JP 33507591 A JP33507591 A JP 33507591A JP 33507591 A JP33507591 A JP 33507591A JP 3238734 B2 JP3238734 B2 JP 3238734B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振器、光増幅
器および光分波器などとして使用できる光半導体装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device that can be used as a laser oscillator, an optical amplifier, an optical demultiplexer, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光半導体装置の例として半導体レ
ーザの構造を図13に示す。同図より、半導体レーザ1
00は、GaAs基板101上に成長したヘテロエピタ
キシャル結晶102に導波路103を形成し、半導体レ
ーザ100の両端に電流を流すことによってレーザ光を
発振させる。
2. Description of the Related Art FIG. 13 shows a structure of a semiconductor laser as an example of a conventional optical semiconductor device. As shown in FIG.
In the case of 00, a waveguide 103 is formed in the heteroepitaxial crystal 102 grown on the GaAs substrate 101, and a laser beam is oscillated by applying a current to both ends of the semiconductor laser 100.

【0003】また、この半導体レーザ100を光増幅素
子として利用する場合には、劈開端面に無反射膜のコー
ティングを施して、外部からの光を導波路に導入する。
そして、この光に同期させて半導体レーザ100の両端
に電流を流すことにより、導波路のゲインを増加させ
て、入射光の増幅を行う。
When the semiconductor laser 100 is used as an optical amplifying element, the cleavage end face is coated with a non-reflective film, and external light is introduced into the waveguide.
Then, by passing a current through both ends of the semiconductor laser 100 in synchronization with this light, the gain of the waveguide is increased and the incident light is amplified.

【0004】次に、別の光半導体装置の従来例を図14
に示す。同図より、半導体レーザ110にはリング状の
導波路が形成されており、電極間に電流を流すことによ
って、レーザ発振や光の増幅が行われる。この半導体レ
ーザ110は、共振器長が無限に長いレーザダイオード
となるため、コヒーレンス特性が向上する。
Next, another conventional example of an optical semiconductor device is shown in FIG.
Shown in As shown in the figure, a ring-shaped waveguide is formed in the semiconductor laser 110, and laser oscillation and light amplification are performed by flowing a current between the electrodes. Since the semiconductor laser 110 is a laser diode having an infinitely long resonator, the coherence characteristics are improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体レーザ100は、レーザ光の出射面が2か所に限定さ
れており、また共振器長もあまり長く取れないため、コ
ヒーレンス特性の向上には外部ミラーが必要であった。
このため、構成が複雑になり問題であった。
By the way, the conventional semiconductor laser 100 has a laser light emitting surface limited to two places, and the cavity length cannot be made too long. An external mirror was needed.
For this reason, the configuration becomes complicated and there is a problem.

【0006】また、従来の半導体レーザ110は、レー
ザ光がリング状の導波路を走るため、外部に光が漏れ易
い。このため、光強度の低下が発生し、出力光の光強度
が小さくなってしまった。また、リング状の導波路から
の出力光の取り出し方法も難しく問題であった。
In the conventional semiconductor laser 110, since laser light travels through a ring-shaped waveguide, light easily leaks to the outside. For this reason, the light intensity was reduced, and the light intensity of the output light was reduced. Also, a method of extracting output light from the ring-shaped waveguide is difficult and problematic.

【0007】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光半導体装置は、複数の反射面を有する無
端の導波路を備え、電流を流すことによって導波路を発
光させる光半導体装置であって、導波路の近傍には複数
個の電極が設けられており、所望の電極への電圧の印加
によって導波路の電界強度を制御するとともに、少なく
とも1つの反射面に設置されたプリズムをさらに備え、
プリズムには電極が設けられており、この電極への電圧
の印加によってプリズムに入射する光の屈折率を変化さ
せることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical semiconductor device according to the present invention comprises an endless waveguide having a plurality of reflection surfaces, and emits light by causing a current to flow in the waveguide. An apparatus, wherein a plurality of electrodes are provided near a waveguide, a voltage applied to a desired electrode controls an electric field intensity of the waveguide, and a prism provided on at least one reflection surface. Further comprising
An electrode is provided on the prism, and the refractive index of light incident on the prism is changed by applying a voltage to the electrode.

【0009】[0009]

【作用】本発明の光半導体装置によれば、複数の反射面
を有する無端の導波路を備えているので、光生成型の導
波路長を十分長く取ることができる。このため、ある反
射面にプリズムを設けて大部分の光を反射させながら一
部を透過させるようにすると、導波路内を光が巡回し、
導波路を共振器として発振するレーザ光が得られる。こ
の共振器長は十分に長く取れるのでのレーザ光のコヒー
レンス特性が向上する。また、導波路の近傍には複数個
の電極が設けられているので、所望の電極への電圧の印
加によって導波路の電界強度を制御することができる。
According to the optical semiconductor device of the present invention, since the endless waveguide having the plurality of reflection surfaces is provided, the length of the light-generating waveguide can be sufficiently long. For this reason, if a prism is provided on a certain reflection surface so that a part of the light is transmitted while reflecting most of the light, the light circulates in the waveguide,
Laser light oscillating using the waveguide as a resonator is obtained. The coherence characteristic of the laser beam is improved because the resonator length can be made sufficiently long. Further, since a plurality of electrodes are provided near the waveguide, the electric field intensity of the waveguide can be controlled by applying a voltage to a desired electrode.

【0010】一方、プリズムによって大部分の光を透過
させるようにすると、導波路が光増幅用の活性領域とな
り、十分に長い導波路で増幅された大きな出力をプリズ
ムから効率良く取り出すことができる。また、プリズム
に設けられた電極への電圧の印加によってプリズムに入
射する光の屈折率を変化させることもできる。
On the other hand, if most of the light is transmitted by the prism, the waveguide becomes an active region for light amplification, and a large output amplified by a sufficiently long waveguide can be efficiently extracted from the prism. Further, the refractive index of light incident on the prism can be changed by applying a voltage to an electrode provided on the prism.

【0011】以下、添付図面を参照して、本発明の光半
導体装置の一実施例について説明する。図1は参考例の
光半導体装置の構造を示す斜視図である。同図より、本
発明の光半導体装置10は、n型のGaAs基板11上
にn型のクラッド領域であるGaAlAs層12が、G
aAlAs層12上に活性領域である例えば多重量子井
戸構造のGaAs系の活性層13が、活性層13上にp
型のクラッド領域であるGaAlAs層14がそれぞれ
エピタキシャル形成されており、いわゆるGaAs/A
lGaAs系の二重ヘテロ接合という構造を有してい
る。さらに、GaAlAs層14上には、n型のGaA
s層15がエピタキシャル形成されており、GaAs層
15上にはp側電極16が、GaAs基板11の裏面に
はn側電極17がそれぞれ形成されている。GaAs層
15にはP型の添加物がドーピングされてp+ 拡散領
域18が形成されている。
An embodiment of the optical semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an optical semiconductor device of a reference example. As shown in the figure, in the optical semiconductor device 10 of the present invention, the GaAlAs layer 12 as an n-type cladding region
An active region, for example, a GaAs-based active layer 13 having a multiple quantum well structure is formed on the aAlAs layer 12 on the active layer 13.
A GaAlAs layer 14 serving as a cladding region of the mold type is formed epitaxially, and a so-called GaAs / A
It has a structure of an lGaAs double heterojunction. Further, on the GaAlAs layer 14, n-type GaAs
An s layer 15 is formed epitaxially. A p-side electrode 16 is formed on the GaAs layer 15, and an n-side electrode 17 is formed on the back surface of the GaAs substrate 11. The GaAs layer 15 is doped with a P-type additive to form a p + diffusion region 18.

【0012】このような構造を採用することで、活性層
13を挟むGaAlAs層12、GaAlAs層14か
ら注入された電子、ホールはバンドギャップエネルギー
が低く、ポテンシャルウェルとなっている活性層13中
に効率良く閉じ込めることができる。また、p+ 拡散領
域18は、GaAs基板11の(100)面に対する劈
開面である(0-1-1)面または(0-1-1)面から劈開し
た正方形の面に対して、それぞれの辺に45度の角度で
接する正方形のストライプ構造である(結晶面の座標で
−1は結晶軸の負方向を示す)。そして、このp+ 拡散
領域18内の注入キャリアによって、p+ 拡散領域18
下部の活性層13内で利得ガイド方式による横方向の光
閉じ込めが行われる。また、各劈開端面には所望の保護
膜が形成されている。この保護膜によって、劈開端面に
達するレーザ光のほとんどが全反射する。
By adopting such a structure, electrons and holes injected from the GaAlAs layer 12 and the GaAlAs layer 14 sandwiching the active layer 13 have a low band gap energy and are contained in the active layer 13 serving as a potential well. It can be confined efficiently. Further, the p + diffusion region 18 is formed on the (0-1-1) plane, which is the cleavage plane for the (100) plane of the GaAs substrate 11, or on the square plane cleaved from the (0-1-1) plane. (A -1 in the coordinates of the crystal plane indicates the negative direction of the crystal axis). Then, the injected carriers in the p + diffusion region 18, p + diffusion region 18
Light is confined in the lateral direction by a gain guide method in the lower active layer 13. Also, a desired protective film is formed on each cleavage end face. Most of the laser light reaching the cleavage end face is totally reflected by this protective film.

【0013】光半導体装置10の動作は次の通りであ
る。まず、p側電極16とn側電極17の間に電流を流
すと、導波路19内に光が発生する。導波路19は複数
の反射面を有する無端の導波路なので、光生成型の導波
路長を十分長く取ることができる。このため、ある反射
面に樹脂ガラスや結晶などのプリズム20を設けて、大
部分の光を反射させながら一部の光を透過させるように
すると、導波路19内を光が巡回し、導波路19を共振
器として発振するレーザ光が得られる。この共振器長は
十分に長く取れるのでのレーザ光のコヒーレンス特性が
向上する。
The operation of the optical semiconductor device 10 is as follows. First, when a current flows between the p-side electrode 16 and the n-side electrode 17, light is generated in the waveguide 19. Since the waveguide 19 is an endless waveguide having a plurality of reflecting surfaces, the length of the light-generating waveguide can be sufficiently long. Therefore, if a prism 20 made of resin glass, crystal, or the like is provided on a certain reflection surface so that most of the light is reflected and some of the light is transmitted, light circulates in the waveguide 19, and Laser light oscillating with 19 as a resonator is obtained. The coherence characteristic of the laser beam is improved because the resonator length can be made sufficiently long.

【0014】一方、プリズム20によって大部分の光を
透過させるようにすると、導波路19内で発生した光の
ほとんどは巡回することなくプリズム20から出力され
る。このため、導波路19を光増幅用の活性領域とする
ことができ、また導波路長が十分に長いので、大きな光
出力をプリズム20から効率良く取り出すことができ
る。
On the other hand, when most of the light is transmitted by the prism 20, most of the light generated in the waveguide 19 is output from the prism 20 without circulating. For this reason, the waveguide 19 can be used as an active region for optical amplification, and the waveguide length is sufficiently long, so that a large optical output can be efficiently extracted from the prism 20.

【0015】次に、劈開端面からレーザ光を取り出す例
を図2に示す。図2(a)は、所定の劈開端面(以下、
光取出し面という)の光出力部とプリズム20の一辺
(斜辺を除く)を一致させてプリズム20を設けた場合
の出射例である。また、図2(b)は、光取出し面とプ
リズム20の斜辺を一致させてプリズム20を設けた場
合の出射例である。さらに、図2(c)は、プリズム2
0の代わりに、空気の屈折率と劈開端面の保護膜または
結晶の屈折率との中間の屈折率を持った樹脂類を光取出
し面に設けた例である。特に、光取出し面以外の3面の
劈開端面の反射率を高めると、いずれも臨界角以上で全
反射されるために、端面での光強度の損失の少ないコヒ
ーレンス特性の良いレーザ特性が得られる。
Next, an example in which laser light is extracted from the cleavage end face is shown in FIG. FIG. 2A shows a predetermined cleavage end surface (hereinafter, referred to as a “cleavage end face”).
This is an emission example in the case where the prism 20 is provided such that the light output portion of the light extraction surface) coincides with one side (excluding the oblique side) of the prism 20. FIG. 2B shows an emission example in which the prism 20 is provided so that the light extraction surface and the oblique side of the prism 20 are aligned. Further, FIG.
In this example, a resin having an intermediate refractive index between the refractive index of air and the protective film or crystal on the cleavage end face is provided on the light extraction surface instead of 0. In particular, when the reflectivity of the three cleavage end faces other than the light extraction face is increased, all of them are totally reflected at a critical angle or more, so that a laser property with good loss of light intensity at the end face and good coherence property can be obtained. .

【0016】次に、参考例の光半導体装置10を光増幅
器、分波器として使用する応用例について図3〜図8を
用いて説明する。図3(a)は、光半導体装置10の劈
開端面の各面に直角二等辺三角形のプリズム21〜24
を取り付けた例である。特に、プリズム21の斜面でな
い面と劈開端面とを光学的に結合している点が図3
(b)の例と異なる。まず、光が伝播する導波路19を
活性状態に保ちながら、プリズム21の入出射窓21a
に光信号を入射させる。この光信号は導波路19aにお
ける誘導放出で増幅され、一部がプリズム22の出射窓
22aから出射される。その他の光信号は反射して、導
波路19bの増幅を受け、一部がプリズム23の出射窓
23aから出射し、その他の光信号は反射して導波路1
9cを進行する。同様に、光信号は導波路19c、19
dで増幅を受けて、プリズム24の出射窓24aおよび
プリズム21の入出射窓21bから出射される。また、
プリズム21の入出射窓21bから光信号を入射させる
と、導波路19で増幅され、出射窓24b、23b、2
2b、入出射窓21aからそれぞれ出射される。このよ
うに、一つの光信号が増幅を受けながら4方向に分波さ
れるので、本実施例の光半導体装置10は光増幅型の分
波器としても使用できる。しかも、入出射窓21aに入
射した光信号が導波路19を周回して入出射窓21bか
ら出射されるので、出射信号をフィードバックすること
が可能である。
Next, an application example in which the optical semiconductor device 10 of the reference example is used as an optical amplifier and a duplexer will be described with reference to FIGS. FIG. 3A shows right and isosceles triangular prisms 21 to 24 on each of the cleavage end faces of the optical semiconductor device 10.
This is an example in which is attached. In particular, the point that the non-inclined surface of the prism 21 is optically coupled to the cleavage end surface is shown in FIG.
This is different from the example of (b). First, while keeping the waveguide 19 through which light propagates in an active state, the entrance / exit window 21a of the prism 21
An optical signal is made incident on the substrate. This optical signal is amplified by stimulated emission in the waveguide 19a, and a part thereof is emitted from the emission window 22a of the prism 22. Other optical signals are reflected and amplified by the waveguide 19b, a part of the light is emitted from the exit window 23a of the prism 23, and other optical signals are reflected and reflected by the waveguide 1b.
Proceed through 9c. Similarly, optical signals are transmitted through the waveguides 19c and 19c.
After being amplified at d, the light is emitted from the exit window 24a of the prism 24 and the input / output window 21b of the prism 21. Also,
When an optical signal is incident from the entrance / exit window 21b of the prism 21, it is amplified by the waveguide 19 and exits from the exit windows 24b, 23b, 2b.
2b, the light is emitted from the entrance / exit window 21a. As described above, since one optical signal is demultiplexed in four directions while being amplified, the optical semiconductor device 10 of this embodiment can be used as an optical amplification type demultiplexer. Moreover, since the optical signal incident on the entrance / exit window 21a goes around the waveguide 19 and exits from the entrance / exit window 21b, it is possible to feed back the exit signal.

【0017】図3(b)も、光半導体装置10の劈開端
面の各面に直角二等辺三角形のプリズム21〜24を取
り付けた例である。この例は図3(a)の例と異なり、
プリズム21〜24の各斜面と劈開端面とを光学的に結
合させている。入出射窓21aに入射された光信号は、
導波路19で増幅されて4方向に分波し、出射窓22
a、23a、24a、入出射窓21bからそれぞれ出射
される。また、入出射窓21bに入射された光信号は、
導波路19で増幅されて4方向に分波し、出射窓24
b、23b、22b、入出射窓21aからそれぞれ出射
される。さらに、入出射窓21aに入射される光信号
と、入出射窓21bに入射される光信号の入射タイミン
グを合わせることにより、2つの信号の演算を行うこと
も可能である。
FIG. 3B also shows an example in which prisms 21 to 24 each having a right-angled isosceles triangle are attached to each of the cleavage end faces of the optical semiconductor device 10. This example is different from the example of FIG.
Each inclined surface of the prisms 21 to 24 is optically coupled to the cleavage end surface. The optical signal incident on the entrance / exit window 21a is:
The light is amplified by the waveguide 19 and demultiplexed in four directions.
a, 23a and 24a, and the light exits from the entrance / exit window 21b. The optical signal incident on the entrance / exit window 21b is:
The light is amplified by the waveguide 19 and demultiplexed in four directions.
b, 23b, 22b, and the light exits from the entrance / exit window 21a. Furthermore, it is also possible to calculate two signals by matching the incident timing of the optical signal incident on the incident / exit window 21a with the incident timing of the optical signal incident on the incident / exit window 21b.

【0018】図4も、図3(b)の例と同様に、光半導
体装置10の各劈開端面に直角二等辺三角形のプリズム
21〜24を取り付けた例である。これは、両電極間に
電流を流すことによって発生するレーザ光を8方向に出
射するレーザ光源の応用例である。この装置を用いれ
ば、光信号をいっそう有効に利用できる。
FIG. 4 shows an example in which prisms 21 to 24 each having a right-angled isosceles triangle are attached to each cleavage end face of the optical semiconductor device 10 as in the example of FIG. 3B. This is an application example of a laser light source that emits laser light generated by flowing a current between both electrodes in eight directions. With this device, the optical signal can be used more effectively.

【0019】図5は、導波路を3本並列に並べた例であ
る。この例では、プリズム20から出射されるレーザ光
は6本となる。ここで各端面にプリズムを設ければ、出
射されるレーザ光は合計24本になる。
FIG. 5 shows an example in which three waveguides are arranged in parallel. In this example, the number of laser beams emitted from the prism 20 is six. Here, if a prism is provided on each end face, a total of 24 laser beams are emitted.

【0020】図6は、2つの光半導体装置30、31を
光学的に結合させてアレイ化し、各劈開端面にプリズム
32〜37を設けた例である。まず、プリズム32の入
出射窓32aに入射した光信号は導波路38、39で増
幅されて6方向に分波し、出射窓37a、36a、33
a、34a、35a、入出射窓32bからそれぞれ出射
される。また、入出射窓32bに入射した光信号は導波
路38、39で増幅されて6方向に分波し、出射窓35
b、34b、33b、36b、37b、入出射窓32a
からそれぞれ出射される。このように、複数の光半導体
装置をアレイ化することによって、光信号を多くの方向
に分波させることができる。
FIG. 6 shows an example in which two optical semiconductor devices 30 and 31 are optically coupled to form an array, and prisms 32 to 37 are provided on each cleavage end face. First, an optical signal incident on the entrance / exit window 32a of the prism 32 is amplified by the waveguides 38 and 39 and demultiplexed in six directions, and the exit windows 37a, 36a, 33
a, 34a, 35a, and the light exits from the entrance / exit window 32b. The optical signal incident on the entrance / exit window 32b is amplified by the waveguides 38 and 39 and demultiplexed in six directions.
b, 34b, 33b, 36b, 37b, entrance / exit window 32a
Respectively. Thus, by arraying a plurality of optical semiconductor devices, an optical signal can be split in many directions.

【0021】図7(a)、(b)は、プリズムを備えた
2つの光半導体装置40、41を上下に接合し、スタッ
ク化した例である。この例は、光半導体装置40および
光半導体装置41の4方向の角を直角二等辺三角形の形
で成型し、この部分をプリズムとして利用するものであ
る。具体的には、光半導体装置40と光半導体装置41
とを向き合わせてお互いのプリズムが噛み合うように接
合する。そして、光半導体装置40で発生したレーザ光
を光半導体装置41のプリズム部から出射し、光半導体
装置41で発生したレーザ光を光半導体装置40のプリ
ズム部から出射するのである。このような光信号の出射
状態を図8に示す。
FIGS. 7A and 7B show an example in which two optical semiconductor devices 40 and 41 each having a prism are vertically joined and stacked. In this example, the corners in four directions of the optical semiconductor device 40 and the optical semiconductor device 41 are formed in the shape of a right-angled isosceles triangle, and this portion is used as a prism. Specifically, the optical semiconductor devices 40 and 41
And are joined so that the prisms of the two mesh with each other. Then, the laser light generated by the optical semiconductor device 40 is emitted from the prism portion of the optical semiconductor device 41, and the laser light generated by the optical semiconductor device 41 is emitted from the prism portion of the optical semiconductor device 40. FIG. 8 shows the state of emission of such an optical signal.

【0022】次に、参考例である光半導体装置の詳細構
造を図9及び図11に、本実施例の特徴部分を含む光半
導体装置の詳細構造を図10及び図12に示す。図9
は、メサ型の光半導体装置50の構造を示す斜視図であ
る。同図より、光半導体装置50は、n型のGaAs基
板51上にn型のクラッド領域であるGaAlAs層5
2が、GaAlAs層52上に活性領域であるGaAs
系の活性層53が、活性層53上にp型のクラッド領域
であるGaAlAs層54が、さらにGaAlAs層5
4上にp型のGaAs層55がそれぞれエピタキシャル
形成されている。また、GaAs層55上にはp側電極
56が、GaAs基板51の裏面にはn側電極57がそ
れぞれ形成されている。
Next, FIGS. 9 and 11 show the detailed structure of an optical semiconductor device as a reference example, and FIGS. 10 and 12 show the detailed structure of the optical semiconductor device including the features of this embodiment. FIG.
3 is a perspective view showing a structure of a mesa-type optical semiconductor device 50. FIG. As shown in the figure, the optical semiconductor device 50 has an n-type GaAs substrate 51 and a GaAlAs layer 5 serving as an n-type cladding region.
2 is a GaAs active region on the GaAlAs layer 52.
Active layer 53, a GaAlAs layer 54 as a p-type cladding region on active layer 53, and a GaAlAs layer 5
4, a p-type GaAs layer 55 is formed epitaxially. A p-side electrode 56 is formed on the GaAs layer 55, and an n-side electrode 57 is formed on the back surface of the GaAs substrate 51.

【0023】図10は、メサ型で電極分離型の光半導体
装置60の構造を示す斜視図である。同図より、光半導
体装置60は、n型のGaAs基板61上にn型のクラ
ッド領域であるGaAlAs層62が、GaAlAs層
62上に活性領域であるGaAs系の活性層63が、活
性層63上にp型のクラッド領域であるGaAlAs層
64が、さらにGaAlAs層64上にp型のGaAs
層65がそれぞれエピタキシャル形成されている。ま
た、GaAs層65上にはp側電極66、67が、Ga
As基板61の裏面にはn側電極68がそれぞれ形成さ
れている。そして、p側電極66への通電量によってレ
ーザ出力のパワーを制御することができる。
FIG. 10 is a perspective view showing the structure of a mesa-type and electrode-separated type optical semiconductor device 60. As shown in the figure, in the optical semiconductor device 60, a GaAlAs layer 62 as an n-type cladding region is formed on an n-type GaAs substrate 61, and a GaAs-based active layer 63 as an active region is formed on the GaAlAs layer 62. A GaAlAs layer 64 as a p-type cladding region is formed thereon, and a p-type GaAs layer is further formed on the GaAlAs layer 64.
The layers 65 are each formed epitaxially. On the GaAs layer 65, p-side electrodes 66 and 67 are
On the back surface of the As substrate 61, an n-side electrode 68 is formed. The power of the laser output can be controlled by the amount of current supplied to the p-side electrode 66.

【0024】図11は、埋め込み段差成長型の光半導体
装置70の構造を示す斜視図である。同図より、光半導
体装置70は、p型のGaAs基板71上にn型のGa
As層72が、GaAs層72上にp型のクラッド領域
であるGaAlAs層73が、GaAlAs層73上に
活性領域であるGaAs系の活性層74が、活性層74
上にn型のクラッド領域であるGaAlAs層75が、
さらにGaAlAs層75上にn型のGaAs層76が
それぞれエピタキシャル形成されている。また、GaA
s層76上にはn側電極77が、GaAs基板71の裏
面にはp側電極78がそれぞれ形成されている。
FIG. 11 is a perspective view showing the structure of an optical semiconductor device 70 of the buried step growth type. As shown in the figure, the optical semiconductor device 70 has an n-type Ga on a p-type GaAs substrate 71.
The As layer 72 includes a GaAlAs layer 73 as a p-type cladding region on the GaAs layer 72, and a GaAs-based active layer 74 as an active region on the GaAlAs layer 73.
A GaAlAs layer 75 which is an n-type cladding region is formed thereon.
Further, an n-type GaAs layer 76 is epitaxially formed on the GaAlAs layer 75, respectively. GaA
An n-side electrode 77 is formed on the s layer 76, and a p-side electrode 78 is formed on the back surface of the GaAs substrate 71.

【0025】図12は、埋め込み段差成長型で電極分離
型の光半導体装置80の構造を示す斜視図である。同図
より、光半導体装置80は、p型のGaAs基板81上
にn型のGaAs層82が、GaAs層82上にp型の
クラッド領域であるGaAlAs層83が、GaAlA
s層83上に活性領域であるGaAs系の活性層84
が、活性層84上にn型のクラッド領域であるGaAl
As層85が、さらにGaAlAs層85上にn型のG
aAs層86がそれぞれエピタキシャル形成されてい
る。また、GaAs層86上にはn側電極87、88
が、GaAs基板81の裏面にはp側電極89がそれぞ
れ形成されている。そして、n側電極87への通電量に
よってレーザ出力のパワーを制御することができる。
FIG. 12 is a perspective view showing the structure of an optical semiconductor device 80 of a buried step growth type and an electrode separation type. As shown in the figure, in the optical semiconductor device 80, an n-type GaAs layer 82 is formed on a p-type GaAs substrate 81, and a GaAlAs layer 83, which is a p-type cladding region, is formed on the GaAs layer 82.
GaAs active layer 84 as an active region on s layer 83
Is an n-type clad region GaAl on the active layer 84.
An As layer 85 further has an n-type G layer on the GaAlAs layer 85.
Each of the aAs layers 86 is epitaxially formed. Further, on the GaAs layer 86, n-side electrodes 87, 88
However, a p-side electrode 89 is formed on the back surface of the GaAs substrate 81. The power of the laser output can be controlled by the amount of current supplied to the n-side electrode 87.

【0026】以上のように、本実施例の光半導体装置で
あれば、数多くのレーザ発振、増幅、分岐が可能とな
る。なお、本実施例の光半導体装置の出射端面の出射部
(プリズム)を光学材料または同じ結晶の超格子多層結
晶とすることにより、出射光のオン/オフスイッチとし
て機能させることができる。
As described above, with the optical semiconductor device of this embodiment, many laser oscillations, amplifications, and branches can be performed. In addition, when the light emitting portion (prism) of the light emitting end face of the optical semiconductor device of the present embodiment is made of an optical material or a superlattice multilayer crystal of the same crystal, it can function as an on / off switch of the emitted light.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の光半導体装置によると、ある反
射面にプリズムを設けて大部分の光を反射させるように
すれば、導波路を共振器長の十分に長い共振器として機
能させることができる。このためコヒーレンス特性の良
いレーザ光を発振させることができる。また、プリズム
によって大部分の光を透過させるようにすれば、導波路
を光路長の十分に長い光増幅用の活性領域として機能さ
せることができる。このため増幅率の高い光信号を出力
させることができる。
According to the optical semiconductor device of the present invention, if a prism is provided on a certain reflection surface to reflect most of the light, the waveguide can function as a sufficiently long resonator. Can be. Therefore, laser light having good coherence characteristics can be oscillated. If most of the light is transmitted by the prism, the waveguide can function as an active region for light amplification having a sufficiently long optical path. Therefore, an optical signal having a high amplification factor can be output.

【0028】したがって、本発明の光半導体装置は、光
の発振器、受光器、増幅器、分岐信号演算器などに利用
すると効果的である。特に、LAN(Local Area Netwo
rk)の光素子としての利用価値が高い。
Therefore, it is effective to use the optical semiconductor device of the present invention for an optical oscillator, a light receiver, an amplifier, a branch signal calculator, and the like. In particular, LAN (Local Area Network)
rk) is highly useful as an optical element.

【0029】さらに、本発明の光半導体装置は、進行方
向の異なる2つのレーザ光が装置内をリングレーザとし
て進行するため、装置を回転させて、右回りと左回りの
位相差を測定することによって、光ジャイロ用光源とし
て利用できる。
Further, in the optical semiconductor device of the present invention, since two laser beams having different traveling directions travel inside the device as a ring laser, the device is rotated to measure the clockwise and counterclockwise phase difference. Thus, it can be used as a light source for an optical gyro.

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

【図1】参考例の光半導体装置の構造を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an optical semiconductor device of a reference example.

【図2】レーザ光の取り出し方を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing how to extract a laser beam.

【図3】参考例の応用例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an application example of the reference example.

【図4】参考例の応用例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an application example of the reference example.

【図5】参考例の応用例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an application example of the reference example.

【図6】参考例の応用例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an application example of the reference example.

【図7】参考例の応用例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an application example of the reference example.

【図8】参考例の応用例を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing an application example of the reference example.

【図9】参考例の光半導体装置の詳細な構造を示す斜視
図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a detailed structure of an optical semiconductor device of a reference example.

【図10】本実施例の光半導体装置の詳細な構造を示す
斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a detailed structure of the optical semiconductor device of the present example.

【図11】参考例の光半導体装置の詳細な構造を示す斜
視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a detailed structure of an optical semiconductor device of a reference example.

【図12】本実施例の光半導体装置の詳細な構造を示す
斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a detailed structure of the optical semiconductor device of the present example.

【図13】従来の半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
FIG. 13 is a perspective view showing a structure of a conventional semiconductor laser.

【図14】従来の半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
FIG. 14 is a perspective view showing the structure of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光半導体装置、11…GaAs基板、12…Ga
AlAs層、13…活性層、14…GaAlAs層、1
5…GaAs層、16…p側電極、17…n側電極、1
8…p+ 拡散領域、19…導波路、20…プリズム。
10 optical semiconductor device, 11 GaAs substrate, 12 Ga
AlAs layer, 13 ... active layer, 14 ... GaAlAs layer, 1
5 GaAs layer, 16 p-side electrode, 17 n-side electrode, 1
8 p + diffusion region, 19 waveguide, 20 prism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 謙 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (72)発明者 宮島 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−6078(JP,A) 特開 昭61−67977(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ken Matsui 1126, Nomachi, Ichinomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Inside (72) Inventor Hirofumi Miyajima 1126, Nomachi, Ichinomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (56) References JP-A-3-6078 (JP, A) JP-A-61-67977 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の反射面を有する無端の導波路を備
え、電流を流すことによって前記導波路を発光させる光
半導体装置であって、 前記導波路の近傍には複数個の電極が設けられており、
所望の電極への電圧の印加によって前記導波路の電界強
度を制御するとともに、 少なくとも1つの前記反射面に設置されたプリズムをさ
らに備え、 前記プリズムには電極が設けられており、この電極への
電圧の印加によって前記プリズムに入射する光の屈折率
を変化させることを特徴とする光半導体装置。
1. An optical semiconductor device comprising: an endless waveguide having a plurality of reflection surfaces, wherein said waveguide emits light by passing an electric current, wherein a plurality of electrodes are provided near said waveguide. And
The electric field intensity of the waveguide is controlled by applying a voltage to a desired electrode, and further includes a prism disposed on at least one of the reflection surfaces, wherein the prism is provided with an electrode, and An optical semiconductor device, wherein a refractive index of light incident on the prism is changed by applying a voltage.
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