JPH01184971A - スラブ導波光出射半導体レーザー - Google Patents

スラブ導波光出射半導体レーザー

Info

Publication number
JPH01184971A
JPH01184971A JP63008239A JP823988A JPH01184971A JP H01184971 A JPH01184971 A JP H01184971A JP 63008239 A JP63008239 A JP 63008239A JP 823988 A JP823988 A JP 823988A JP H01184971 A JPH01184971 A JP H01184971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
grating
slab
waveguide
wave
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.)
Granted
Application number
JP63008239A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2624279B2 (ja
Inventor
Yuichi Handa
祐一 半田
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP63008239A priority Critical patent/JP2624279B2/ja
Priority to US07/298,357 priority patent/US4935930A/en
Priority to DE68915293T priority patent/DE68915293T2/de
Priority to EP89100886A priority patent/EP0325251B1/en
Publication of JPH01184971A publication Critical patent/JPH01184971A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2624279B2 publication Critical patent/JP2624279B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1068Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using an acousto-optical device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/06243Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the position or direction of the emitted beam
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1028Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ストライプ状のレーザー共振器中に形成され
たグレーティングによりレーザー発振光波の一部をブラ
ッグ回折させ、ストライプ部側部に形成されたスラブ導
波゛路に出射させる構造を有する半導体レーザーに関す
る。
(従来の技術) 従来、光集積回路の応用例として光スベクトラムアナラ
イザが提案されている。この動作原理を第14図をもと
に説明する。スラブ導波路101の端面に結合されてい
る半導体レーザー103からの光は発散光108として
スラブ導波路101を伝搬し、導波路レンズ104によ
ってコリメートされる。コリメートされた光波109は
くし型電極106で励起された弾性表面波112によっ
て回折をうけ、さらに、導波路レンズ105によってフ
ーリエ変換されて光波110.111になる。このよう
に、フーリエ変換面を端面に設定し、CCD等のライン
センサを端面に設けることによって、印加されたrf 
(radio  freguency)信号のスペクト
ル分析が可能となる。以上の例に限らず、その他多くの
実例において半導体レーザーを光集積回路等に応用する
際には、例えばスラブ導波路内での導波路レンズのよう
な、何らかのビームコリメート手段を必要とされる。一
方、コリメートされたスラブ導波光を得る手段として第
15図に示すように、グレーティング125を具備する
チャネル導波路】24からの回折光を用いる提案がなさ
れている(提案No、 CJYONo、85630 )
 。チャネル導波路+24の端面に結合された半導体レ
ーザー123によって出射される光波126は均一周期
のグレーティング125によってブラッグ回折をうけ、
光波+26の一部がスラブ導波路を伝搬するスラブ導波
光127に結合される。このように均一周期のグレーテ
ィングを用いることによって位相のそろったコリメート
ビームを得ることが可能となる。また、コリメート手段
を特に用いることなく線状の光源を提供する従来例とし
ては例えば、文献rEdge−and surface
−emitting distributedBrag
g  reflector  1aser  with
  multiquantum  wellactiv
e/passive waveguides」(K、 
Kojjma etdl At)pl、 Phys、 
Let、t、5’0.5.227−229頁(+987
) )に開示されている様に、2次の回折を反射として
利用するDFB (分布帰還型)レーザーにおいて、光
出力の一部が1次の回折波に結合し、基板と垂直方向に
出力されるレーザーの試作例の報告がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第14図に示した光スペクトラムアナラ
イザでは導波路レンズ104の製造やデバイスの小型化
が困難であるなど、デバイスの実用化の大きな障害とな
っていた。一方、上記第15図に示した従来例では、チ
ャネル導波路124を伝搬する光波126はスラブ導波
路120に結合されることによってその光パワーが減少
していく傾向を示す。その結果、得られる゛スラブ導波
光127の強度分布は横方向(第15図におけるX方向
)に不均一となり、後段に取付ける光利用器機等の性能
に悪影響を及ぼすことになる。なお、均一な強度分布の
出力を得る方法としては、グレーティングの結合強度(
屈折率変化、レリーフ深さ等に依存)をテーバ化する方
法があるが、この方法によっても作製上の制御性が悪く
、光の利用効率が低いなどの欠点がある。線状の光源を
提供する従来例においては、共振器中を双方向に伝搬す
る光波が存在するため出射角が非常に近接した2つのビ
ームが出射されることになり、これらのビームの結像を
行った場合、2つのスポットとなって表われるという問
題点がある。また、出射方向が基板に垂直となるため、
他の導波路に・結合する場合、2つの基板を接近させる
必要があり、電極などの存在する上面から発光するタイ
プのL D (La5erDiode )との結合では
、構成が複雑になるという問題点がある。
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、光集積回路の
応用に有用な線状の光源を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のスラブ導波光出射半導体レーザーは、半導体基
板上にレーザー発振可能なレーザー構造を成すストライ
プ部が形成され、ストライプ部はチャネル導波路を構成
し、かつストライプ部内にはグレーティングが設けられ
、ストライプ部側部には平面状のスラブ導波路を有する
半導体レーザーにおいて、 グレーティングのグレーティングヘクトルの方向及び大
きさは、チャネル導波路を伝搬する半導体レーザー発振
の第1の光波をスラブ導波路を伝搬する第2の光波にブ
ラッグ条件で結合させる様に設定され、第1の光波が第
2の光波として取り出せることを特徴としている。
〔作用〕
この結果、上記構成により、レーザー共振器面を対向し
て、チャネル導波路を伝搬するレーザー発振の光波はそ
れぞれ、選択的に左右のスラブ導波路にふり分けられ、
両光波の混在がなくなるとともに、両光波のスラブ導波
光への結合効率も高められる。また、レーザー共振器内
部で光結合させることによフて先出力の制御、出力光波
の強度分布の一様性を達成することが可能となる。さら
に、レーザー出力の形態がレーザー共振器側部のスラブ
導波路を伝搬する光波となっているため、光集積回路の
応用上、有用な線状の発光源を提供することができ、異
種基板との結合の上でも有利である。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
〈実施例1〉 第1図は本発明のスラブ導波光出射半導体レーザーの第
1の実施例を示す模式斜視図、第2図は第1図の詳細断
面図である。第1図においては微細な導波構造、電極構
造は省略されており、チャネル導波路2(光共振器に対
応)とその周辺に付随するスラブ導波路6に簡略化して
表現されている。すなわち、第1図に表現されているグ
レーティング3及びスラブ導波光4,5は上面電極lO
の下に存在し、実際には観測できない構造となフている
。以下の実施例についても同様の表現方法を用いた。
レーザー構造の一例であるリッジ型とされた本実施例で
は、[;aAs等の半導体基板1上にスラブ導波路6と
リッジによって形成され、かつグレーティング3を有す
るチャネル導波路2が設けられ、共振器が構成されてい
るとともに電流注入が選択的に行なわれるようになって
いる。グレーティング3はチャネル導波路2に斜めに刻
まれて形成されており、共振器発振のレーザー光は前後
の端面22.23をミラーとして発振し、前進波9bと
後進波9aが共振器内部(チャネル導波路2)に存在す
ることになるが、前進波9bはグレーティング3によっ
てブラッグ反射をうけ左に伝搬するスラブ導波光4に結
合され、一方後進波9aは右に伝搬するスラブ導波光5
に結合される。スラブ導波光4.5はそれぞれ端面21
.2.0において線状の光源となり、基板の厚さ方向に
のみ発散する円柱状の出射光7.8となる。
なお、共振器として利用する前後の端面22.23は高
い反射率を示すようになっており、出力端面21、20
には反射防止の条件を満足するように誘導多層膜20a
 (Si/Si  、 Al2O3,/SiO□等)が
形成されており、これによりデバイスの効率化が図れる
また、各端面20.21.22.23はGaAs結晶の
垂直へき開あるいはエツチングによって形成されている
次に、第2図を参照して作製方法を説明する。
半導体基板1上に順次、n型エピタキシャル膜19、G
aA IAs活性N12、p型エピタキシャル膜18を
エピタキシャル成長により積層する。n型エピタキシャ
ルIl!219、p型エピタキシャル膜18は、MBE
法、MOCVD等の方法で、積層すればよい。
その後、グレーティング3の形成のため、このP型エピ
タキシャル膜18にホログラフィック干渉、電子ビーム
露光等の技術を適用する。ざらに1、P型エピタキシャ
ル膜18をエツチングした後、p型エピタキシャル膜1
7およびキャップ層16を形成する。グレーティング3
の結合係数は上下のp型エピタキシャル膜17.18の
屈折率差で調節することができる。リッジはフォトリソ
技術を用いてエツチングによって形成し、半導体基板1
の下面、SiNx層11の上面にそれぞれ下部電極I3
、上部電極lOを形成して、第2図のレーザー構造を作
製する。
リッジ構造によって光波は横方向にも閉じ込められ、か
つ電流は狭窄され、リッジに沿うレーザー共振器で発振
可能となる。なお、第2図のGaAlAs活性層12、
p型エピタキシャル膜18、n型エピタキシャル膜19
は第1図のスラブ導波路6に相当し、出射光7,8はG
aAlAs活性[12から出射する。チャネル導波路2
(リッジ部)の両側部であるスラブ導波路6においても
スラブ導波光4゜5は基板1の厚さ方向に閉じ込められ
、チャネル導波路2を伝搬する光波14(即ち、レーザ
ーの発振光)は、グレーティング3によってスラブ導波
光15a、 15bに放射結合されることになる。
第3図、第4図は、それぞれ第1図におけるチャネル導
波光の前進波9b、後進波9aとスラブ導波光の結合を
示すベクトル図である。ここで、tβ、 、 /f1.
はそれぞれ前進波9b、後進波9aのベクトル、βF、
βSはそれぞれ前進波9b、後進波9aの伝搬定数であ
り、1713Pl=β、、l/flB +=βBの関係
にある。また、/a L、 /a Rはそれぞれ左方向
、右方向に伝搬するスラブ導波光4,5のベクトル、β
L1β□はそれぞれスラブ導波光4.5の伝搬定数テア
リ、110L I=β、、、1/#R+=βRの関係に
ある。なお、ψはグレーティングの傾き角、Kはグレー
ティングベクトル、Kはグレーティングベクトル7にの
大きさを示し、グレーティング周期をΔとすると、K=
2π/Δの関係にある。前進波9bとスラブ導波光4、
後進波9aとスラブ導波光5の高い結合効率を達成する
ためにはこれらのベクトルが第3図(a)、第4図(a
)に示したように閉じている、すなわちブラッグ条件を
満足していることが必要である。グレーティング周期Δ
は例えば、スラブ導波光の偏向出射角θを45°、波長
λを0.78鱗、各   ゛導波路の等偏屈折率Nを等
しくして、N=β/に=:1.3  (k=2π/λ)
とすれば、ブラッグ条件の式=2βsinθ=に から Δ=λsinθ/N = 0.1674  とな
る。
また、グレーティングの傾き角ψはψ=θ/2=22.
5°となる。−F記のグレーティング周期Δは一次の回
折を用いた場合であり、2次の回折を利用する場合のグ
レーティング同期Δ′はΔ′;2Δ= O,:134μ
sとなる。また、n次の回折におけるグレーティング周
期Δ。はΔ。=nΔの関係にある。ただしグレーティン
グの傾き角ψはψ=22.5°のままに維持しておく必
要がある。以上の本実施例のように均一周期のグレーテ
ィングを用いた場合、レーザー発振のチャネル導波光の
一部を効率良く側部のスラブ導波路に結合させ、コリメ
ートされたスラブ導波光を得ることが可能となる。
〈実施例2〉 第5図は本発明の第2の実施例を示す模式斜視図である
本実施例は第1の実施例において、スラブ導波路6の一
部にグレーティング30.33を設けたものであって、
スラブ導波光5,4を半導体基板1の上方に光ビーム3
1.32として取り出し、2次元のコリメートビームを
得る半導体レーザーである。
スラブ導波路6の上面は第2図に示した様に、金属電極
で覆われているため、グレーティング30゜33形成時
、グレーティングが形成される部分にエツチングをほど
こす必要がある。グレーティング30.33の形成はホ
ログラフィック露光あるいは電子ビーム露光を用いれば
よい。出力された光ビーム31.32は均一な変調のグ
レーティング3に対しては幅方向(第5図中のX方向)
には均一であるが、伝搬方向(第5図中のX方向)には
指数関数的に減少するため、不均一なビームとなる。
より均一なビームを得るためにはグレーティング3の変
調(屈折率変化、レリーフ深さ)をテーパ化し、最適化
を図る必要があるが、本実施例によれば、従来のストラ
イプ構造のレーザーの性質を生かしたままで、グレーテ
ィング3の変調をテーパ化せずに面発光型のレーザー光
源が提供できることになる。なお、光ビーム31.32
の横幅Wはチャネル導波路2のグレーティング3の長さ
Wlで規定されるのに対し、縦幅りはグレーティング3
0、33の結合長で決まる値となる。従って、グレーテ
ィング30.33の変調を最適に調整し、所望のビーム
形状を得るようにすることが設計上必要である。つまり
、第6図に示すように、通常のグレーティング30では
、−aにスラブ導波光15は空気側放射光31a 、基
板側放射光31bにふり分けられ、基板側放射光31b
は一般的に損失である。この損失を小さくするためには
例えば、第6図に示した様に活性層12の下層にGaA
lAsからなる多層反射層34を形成し、基板側放射光
31bを反射光31a’として反射させ、これと空気側
放射光31aと同位相で重ね合わせ光ビーム31とする
ことができる。
同位相で重ねるため多層膜反射層34およびバッファ層
19の膜厚を調節する必要がある。
〈実施例3〉 第7図は本発明の第3の実施例を示す模式斜視図である
本実施例はレーザー共振器のチャネル導波路2に複数の
傾き角の異なるグレーティング40.41を設けて、そ
れぞれ異なる出射角の複数のスラブ導波光42.43.
44.45を得る半導体レーザーである。本実施例では
、異なる傾き角を持つグレーティングがチャネル導波路
2に形成されたデバイスを示したが、同一の傾き角を持
つ複数のグレーティングでも良い。
〈実施例4〉 第8図は本発明の第4の実施例を示す模式斜視図である
。上述した第3の実施例においては、グレーティング4
0.41の傾き角は異なっていたが、均一な周期を有し
ていたために、グレーティング40、41では発振レー
ザー光の波長、伝搬定数が変化するとそれらはブラッグ
条件を満足せず、このため、光出力が急激に減少する場
合がある。また、グレーティング40.41の周期、傾
き角の作製誤差もデバイス性能の低下につながる。本実
施例においては上記のレーザー発振状態の変化、グレー
ティング作製誤差に対するためグレーティングとして周
期が徐々に変化するチャーブ型グレーティング52を用
いている。これにより、チャネル導波路の光波はブラッ
グ条件を満足するグレーティング領域でのみ回折されて
、スラブ導波光50、51になる。
〈実施例5〉 第9図は本発明の第5の実施例を示す模式斜視図である
。本実施例ではグレーティング55のグレーティング周
期、傾き角とも一様でないため、チャネル導波光を片側
で集束光56、他の側で発散光57として得ることがで
きる。つまり、グレーティング55は一種のレンズとし
て機能し、グレーティング周期、傾き角はレンズの焦点
位置から求めることができる。
〈実施例6〉 第1O図(a)は本発明の第6の実施例を示す模式ト面
図である。本実施例はレーザー共振器のミラーとしてグ
レーティング61.62を用いたDBR(分布反射)型
のレーザー構造に本発明を適用したものである。前述ま
での実施例によれば、第1図の両側の端面20.21 
(通常のへき開端面を用いるとレーザー共振器ミラー面
と直交する。)における入射角は重連のブラッグ条件で
決まる偏光出射角θに対応し、入射角の増大に伴って空
気側へのビーム出力はスネルの法則に従って大きな角度
を有することになり、入射角がさらに全反射角を越える
と出力光は空気側には取り出されないことになる。これ
は、チャネル導波路が高い屈折率を持っていることに起
因するものである。しかし、本実施例によれば、結晶へ
き開面をミラーとして用いないので、結晶軸に対してレ
ーザー共振器(チャネル導波路)の傾き角を自由に選択
できることになる。このように、レーザー共振器を結晶
軸に傾きをもって作製することにより、常に出力光64
.65を両側の端面20.21に垂直にとり出すことが
可能となる。
なお、第10図(b)に示す様にグレーティング61、
62のDBR構造のかわりにエツチングで形成された端
面68.69を用いても同様の効果が得られることは言
うまでもない。
〈実施例7〉 第11図、第12図はそれぞれ本発明の第7の実施例の
模式断面図、模式斜視図である。
本実施例では、スラブ導波光を一方の端面のみから出力
させるため、片側のスラブ導波路にスラブ導波光を終端
させるための溝70が形成されている。溝70の深さは
活性層12より下に位置するように、エピ°タキシャル
膜がエツチングされている。
これにより、第11図、第12図において、右方に回折
された光波73はそのまま出力され、誘導多層膜21a
が形成された端面20から出射される。一方、左方に回
折された光波74は溝70が形成するエツチング面76
によって反射され右方に回折される光波75となる。回
折された光波73.75は2つの線状光諒となり、−一
般に異なった角度で、出射光71a。
71bとして出射することになる。
なお、エツチング端面76で反射された光波75は正反
射でない限りブラッグ条件を満たさないため、グレーテ
ィング3によって再びチャネル導波路2にカップリング
されることはない。しかしながら、」一連したような出
射の異なる2つの光波が出射されるのを望まない場合も
ある。このような場合には、溝70のエツチング端l¥
j76を垂直斜面とせずに傾きをもたせたエツチング面
とすることによって光波75に位相ずれを与え反射率を
下げるようにすればよく、光波の大部分は基板方向に散
乱され、損失となる。他の方法としては、左方に回折す
る光波74が正反射で溝70のエツチング端面76に入
射する様に溝70の傾きを調整して右方に回折する光波
73と重ね合わせる。光波73と光波75の位相を一致
させるためにはレーザー共振器に対し溝70の傾き角(
基板面内)、溝の位置(往復の位相差)を精度良く設定
する必要がある。
上記実施例においてはエツチングによる端面形成の例を
示したが、へき開による端面形成を用いてもよい。
〈実施例8〉 第13図は本発明の第8の実施例の模式斜視図であり、
第14図の従来例の光スペクトラムアナライザを小型化
したものである。
本実施例の線状発光半導体レーザーの基本構成はLiN
bO3基板81と光検出器基板82である。光共振器8
0からのコリメートされた入射光波89は端面結合によ
ってTi拡散されたLiNbO3導波路92に結合され
る。さらに、くし型電極85で励起された弾性表面波9
3によって入射光波89は回折をうけ、さらに導波路レ
ンズ87によってフーリエ変換された光波90は、導波
路端面に印加rf周波数に応じたスペクトル分布として
現われる。さらに、光検出器アレー88で電気信号に変
換され、信号として取り出される。本実施例によれば、
従来例(第14図)で必要とされていたコリメート用導
波路レンズか不要となり、長さ方向に半分程度の小型化
が図れることになる。また各基板のアライメントに対し
ても有利となる。
以」−の実施例においては、レーザー構造としてリッジ
型を例にあげたが、埋め込み型等種々のストライプ型レ
ーザーにも本発明を適用できることは言うまでもない。
なお、スラブ導波光が、チャネル導波光に対し直交する
角度近傍で出射する場合には一般にレーザーのTEモー
ドは電界の振動方向と伝搬方向が+liなる条件となる
ため、偏向効率は著しく減少することが予想される。こ
の場合には、レーザー発振がTEモードから7Mモード
になるように温度変化等の工夫をすれば、本発明を適用
することは可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のスラブ導波光出射半導体
レーザーはストライプ型レーザーの共振器内部にグレー
ティングを設けることによって、レーザーの発掘光であ
るチャネル導波光の一部とチャネル導波路のスラブ導波
光とを効率よく結合ができ、位相がそろい強度分布も均
一なスラブ導波光の出力が可能となる。また、本発明に
おいてグレーティングを均一周期とし、スラブ導波光を
端面から取り出すレーザー構造とすることによって、コ
リメート手段を用いることなく、光集積回路の応用上有
用なコリメートされた線状発光レーザーを提供すること
が可能となる。さらに、グレーティングとして種々のタ
イプのものを組み込むことにより、種々のスラブ導波光
を得ることが可能となり、従来共振器の構造に強く制約
されていた半導体レーザーの出力光の設計の自由度を著
しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のスラブ導波光出射レーザーの一実施例
を示す模式斜視図、第2図は第1図の詳細断面図、第3
図、第4図はグレーティングによるブラッグ回折のベク
トル図、第5図は本発明の第2の実施例を示す模式斜視
図、第6図は第5図の基板に多層膜反射層を設けた場合
の断面図、第7図、第8図、第9図は本発明の第3.第
4.第5の実施例を示す模式斜視図、第10図(a)、
(b)は本発明の第6の実施例を示す上面図、第11図
、第12図はそれぞれ本発明の第7の実施例を示す模式
断面図、模式斜視図、第13図は本発明の第8の実施例
を示す模式斜視図、第14図、第15図は従来例を示す
模式斜視図である。 1 、121 、102・・・半導体基板、2、83.
124・・・チャネル導波路、3.30.33.40.
41.52.55.61.62.63.84゜125・
・・グレーティング、 4、5.15.15a、 15b、 42.43.44
.45.50.51゜127・・・スラブ導波光、 6 、101 、120 、127・・・スラブ導波路
、7、8.71.71a、 71b−・・出射光、9a
・・・後進波、 9b・・・前進波、 10.13・・
・電極、11・・・SiNx層、   12・・・Ga
AlAs活性層、14.72,73,74,75. 1
09. 110. 111. 126・・・光波、 16・・・キャップ層、 17、18・・・p型エピタキシャル膜、19・・・n
型エピタキシャル膜(バッファー層)、20、21.2
2.23.68.69−・・端面、20a・・・誘導多
層膜 31、32−・・光ビーム、  31a、 31b−放
射光、31a’・・・反射光、    34・・・多層
反射層、56・・・集束光、     57.108・
・・発散光、64、65・・・出力光、   66、6
7・・・出射光、70・・・溝、        76
・・・エツチング端面、80・・・光共振器、    
85.106・・・くし型電極、81・・・LfNbQ
x基板、   82−・・光検出器基板、86、107
・・・電源、 87、104.105・・・導波路レンズ、88・・・
光検出器アレー、 89・・・入射光波、92・・・L
iNbO3導波路、 103、123・・・半導体レーザー、93、112・
・・弾性表面波。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体基板上にレーザー発振可能なレーザー構造を
    成すストライプ部が形成され、該ストライプ部はチャネ
    ル導波路を構成し、かつ該ストライプ部内にはグレーテ
    ィングが設けられ、該ストライプ部側部には平面状のス
    ラブ導波路を有する半導体レーザーにおいて、 前記グレーティングのグレーティングベクトルの方向及
    び大きさは、前記チャネル導波路を伝搬する前記半導体
    レーザー発振の第1の光波を前記スラブ導波路を伝搬す
    る第2の光波にブラッグ条件で結合させるように設定さ
    れ、第1の光波が第2の光として取り出せることを特徴
    とするスラブ導波光出射半導体レーザー。 2)前記第2の光波は、前記半導体レーザーのへき開面
    から出射される請求項1記載のスラブ導波光出射半導体
    レーザー。 3)前記第2の光波は、前記スラブ導波路に形成された
    第2のグレーティングによって前記半導体レーザーの上
    方に出射される請求項1記載のスラブ導波光出射半導体
    レーザー。4)前記へき開面の少なくとも一方には反射
    防止のための誘電体多層膜が形成されている請求項2記
    載のスラブ導波光出射半導体レーザー。 5)前記ストライプ部の端面に反射ミラーが形成され、
    該反射ミラーによって、該端面からは光が実質的に出射
    されない請求項1記載のスラブ導波光出射半導体レーザ
    ー。
JP63008239A 1988-01-20 1988-01-20 スラブ導波光出射半導体レーザー Expired - Fee Related JP2624279B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63008239A JP2624279B2 (ja) 1988-01-20 1988-01-20 スラブ導波光出射半導体レーザー
US07/298,357 US4935930A (en) 1988-01-20 1989-01-18 Laser light source for generating beam collimated in at least one direction
DE68915293T DE68915293T2 (de) 1988-01-20 1989-01-19 Laserlichtquelle zur Erzeugung eines in wenigstens einer Richtung kollimierten Strahls.
EP89100886A EP0325251B1 (en) 1988-01-20 1989-01-19 Laser light source for generating beam collimated in at least one direction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63008239A JP2624279B2 (ja) 1988-01-20 1988-01-20 スラブ導波光出射半導体レーザー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01184971A true JPH01184971A (ja) 1989-07-24
JP2624279B2 JP2624279B2 (ja) 1997-06-25

Family

ID=11687595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63008239A Expired - Fee Related JP2624279B2 (ja) 1988-01-20 1988-01-20 スラブ導波光出射半導体レーザー

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4935930A (ja)
EP (1) EP0325251B1 (ja)
JP (1) JP2624279B2 (ja)
DE (1) DE68915293T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147321A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Seiko Epson Corp 発光装置

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383627B1 (en) * 1989-02-17 1996-05-08 Sharp Kabushiki Kaisha A grating coupler
US5042897A (en) * 1989-12-26 1991-08-27 United Technologies Corporation Optical waveguide embedded light redirecting Bragg grating arrangement
US5048913A (en) * 1989-12-26 1991-09-17 United Technologies Corporation Optical waveguide embedded transverse spatial mode discrimination filter
US5625483A (en) * 1990-05-29 1997-04-29 Symbol Technologies, Inc. Integrated light source and scanning element implemented on a semiconductor or electro-optical substrate
US5231465A (en) * 1991-02-08 1993-07-27 Litton Systems, Inc. High efficiency fiber absorber and method for attenuating pump light in a broadband fiber optic light source
US5142660A (en) * 1991-03-07 1992-08-25 Litton Systems, Inc. Broadband light source using rare earth doped glass waveguide
US5295209A (en) * 1991-03-12 1994-03-15 General Instrument Corporation Spontaneous emission source having high spectral density at a desired wavelength
US5335300A (en) * 1992-12-21 1994-08-02 Motorola, Inc. Method of manufacturing I/O node in an optical channel waveguide and apparatus for utilizing
EP0668641B1 (en) * 1994-02-18 2001-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, light transmitter and optical communication system using the laser
US6160824A (en) * 1998-11-02 2000-12-12 Maxios Laser Corporation Laser-pumped compound waveguide lasers and amplifiers
US20010044431A1 (en) * 2000-03-21 2001-11-22 Rodriguez Gustavo C. Prevention of ovarian cancer by administration of products that induce biologic effects in the ovarian epithelium
GB2379084B (en) * 2001-08-24 2006-03-29 Marconi Caswell Ltd Surface emitting laser
US7720335B2 (en) * 2004-03-24 2010-05-18 Enablence Inc. Hybrid planar lightwave circuit with reflective gratings
US7711405B2 (en) * 2004-04-28 2010-05-04 Siemens Corporation Method of registering pre-operative high field closed magnetic resonance images with intra-operative low field open interventional magnetic resonance images
KR20090032674A (ko) * 2007-09-28 2009-04-01 삼성전기주식회사 광 결합기
KR100937589B1 (ko) * 2007-11-07 2010-01-20 한국전자통신연구원 하이브리드 레이저 다이오드
CN109830891B (zh) * 2019-03-12 2020-10-09 南京大学 一种窄线宽半导体激光器
US20220155608A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-19 Voyant Photonics, Inc. On-chip mirror beamforming
CN109974639B (zh) * 2019-04-28 2020-05-12 中国科学院声学研究所 一种基于后退波的固体板厚度测量装置及其方法
CN110824615B (zh) * 2019-11-26 2021-04-27 南京邮电大学 一种基于光热敏折变玻璃的波导光栅耦合器及其制备方法
US11105977B1 (en) * 2020-02-27 2021-08-31 Honeywell International Inc. Device for the emission of arbitrary optical beam profiles from waveguides into two-dimensional space
US11567266B1 (en) * 2021-12-15 2023-01-31 Globalfoundries U.S. Inc. Angled grating couplers with inclined side edge portions

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5215280A (en) * 1975-07-28 1977-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Cleavage semiconductor laser equipped with side surface light take-out waveguide
JPS5549586U (ja) * 1978-09-29 1980-03-31
JPS5555592A (en) * 1978-10-19 1980-04-23 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Semiconductor light pulse inverter
JPS59135790A (ja) * 1983-01-24 1984-08-04 Mitsubishi Electric Corp 集積化半導体レ−ザ装置
JPS60192468U (ja) * 1984-08-29 1985-12-20 松下電器産業株式会社 導波路付き半導体レ−ザ装置
JPS60260017A (ja) * 1984-06-07 1985-12-23 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光変調素子
JPS61231791A (ja) * 1985-04-08 1986-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子
JPS61242070A (ja) * 1985-04-19 1986-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体光素子

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3814498A (en) * 1972-05-04 1974-06-04 Bell Telephone Labor Inc Integrated optical circuit devices employing optical gratings
US4039249A (en) * 1973-03-28 1977-08-02 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Integrated optical devices including tunable fixed grating
US3842289A (en) * 1973-05-18 1974-10-15 California Inst Of Techn Thin film waveguide with a periodically modulated nonlinear optical coefficient
US3891302A (en) * 1973-09-28 1975-06-24 Western Electric Co Method of filtering modes in optical waveguides
US3939439A (en) * 1974-12-17 1976-02-17 Nasa Diffused waveguiding capillary tube with distributed feedback for a gas laser
US4227769A (en) * 1978-07-24 1980-10-14 Rca Corporation Planar optical waveguide comprising thin metal oxide film incorporating a relief phase grating
FR2471617A1 (fr) * 1979-12-14 1981-06-19 Thomson Csf Dispositif optique non lineaire a guide d'onde composite et source de rayonnement utilisant un tel dispositif
JPS6017727A (ja) * 1983-07-12 1985-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光波長変換素子
US4776661A (en) * 1985-11-25 1988-10-11 Canon Kabushiki Kaisha Integrated optical device
JPS62124510A (ja) * 1985-11-25 1987-06-05 Canon Inc グレ−テイング光結合器
JPS62123411A (ja) * 1985-11-25 1987-06-04 Canon Inc グレ−テイング光結合器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5215280A (en) * 1975-07-28 1977-02-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Cleavage semiconductor laser equipped with side surface light take-out waveguide
JPS5549586U (ja) * 1978-09-29 1980-03-31
JPS5555592A (en) * 1978-10-19 1980-04-23 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> Semiconductor light pulse inverter
JPS59135790A (ja) * 1983-01-24 1984-08-04 Mitsubishi Electric Corp 集積化半導体レ−ザ装置
JPS60260017A (ja) * 1984-06-07 1985-12-23 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光変調素子
JPS60192468U (ja) * 1984-08-29 1985-12-20 松下電器産業株式会社 導波路付き半導体レ−ザ装置
JPS61231791A (ja) * 1985-04-08 1986-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子
JPS61242070A (ja) * 1985-04-19 1986-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体光素子

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147321A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Seiko Epson Corp 発光装置
US8106405B2 (en) 2008-12-19 2012-01-31 Seiko Epson Corporation Light-emitting device having a gain region and a reflector
US8368086B2 (en) 2008-12-19 2013-02-05 Seiko Epson Corporation Light-emitting device having a gain region and a reflector
US8629460B2 (en) 2008-12-19 2014-01-14 Seiko Epson Corporation Light-emitting device having a gain region and a reflector

Also Published As

Publication number Publication date
EP0325251A3 (en) 1989-11-08
DE68915293T2 (de) 1994-09-29
EP0325251A2 (en) 1989-07-26
US4935930A (en) 1990-06-19
JP2624279B2 (ja) 1997-06-25
DE68915293D1 (de) 1994-06-23
EP0325251B1 (en) 1994-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01184971A (ja) スラブ導波光出射半導体レーザー
US7474817B2 (en) Optical semiconductor device and optical semiconductor integrated circuit
US5710847A (en) Semiconductor optical functional device
US11342726B2 (en) Tunable semiconductor laser based on half-wave coupled partial reflectors
US7813398B2 (en) Semiconductor optical element for external cavity laser
US4286232A (en) Laser with distributed reflector
US6810067B2 (en) Single mode grating-outcoupled surface emitting laser with broadband and narrow-band DBR reflectors
US6888874B2 (en) Single-wavelength, unequal-length-multi-cavity grating-outcoupled surface emitting laser with staggered tuned distributed Bragg reflectors
US20070133649A1 (en) Wavelength tunable light source
JP3382471B2 (ja) 半導体光デバイス及びそれを用いた光ネットワーク
US6636547B2 (en) Multiple grating-outcoupled surface-emitting lasers
US20020006145A1 (en) Grating-outcoupled surface-emitting lasers using quantum wells
JPS6114787A (ja) 分布帰還型半導体レ−ザ
US20030103761A1 (en) Folded light path for planar optical devices
US4811351A (en) Semiconductor laser array device
JP3595677B2 (ja) 光アイソレータ、分布帰還型レーザ及び光集積素子
WO2024105764A1 (ja) 光デバイス
US20230411929A1 (en) Narrow linewidth semiconductor laser
US7065120B2 (en) Integrated laser with Perot-Fabry cavity
JPS63305581A (ja) 発振波長可変型半導体レ−ザ装置
JP2665024B2 (ja) 半導体レーザ
JPH03119778A (ja) 外部共振器型レーザ
JPH05167196A (ja) 半導体レーザ装置
JPH01231387A (ja) 半導体発光素子
JPH0846296A (ja) 第二高調波発生装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees