JPH0311689A - 面発光型波長制御dbrレーザ - Google Patents

面発光型波長制御dbrレーザ

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JPH0311689A
JPH0311689A JP14557489A JP14557489A JPH0311689A JP H0311689 A JPH0311689 A JP H0311689A JP 14557489 A JP14557489 A JP 14557489A JP 14557489 A JP14557489 A JP 14557489A JP H0311689 A JPH0311689 A JP H0311689A
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JP
Japan
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laser
wavelength
electrode
distributed reflector
changed
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Pending
Application number
JP14557489A
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English (en)
Inventor
Hirohiko Katsuta
勝田 洋彦
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H01S5/0607Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
    • H01S5/0614Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by electric field, i.e. whereby an additional electric field is used to tune the bandgap, e.g. using the Stark-effect
    • 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
    • H01S5/06203Transistor-type 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors

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」 この発明は、光通信、光情報処理または計測等の光源に
用いて好適な面発光型波長制御DBRレーザに関する。
「従来の技術」 半導体レーザの1つには、n型およびn型の異種半導体
を組み合わせたダブルへテロ構造からなり、かつ、レー
ザ共振器の片側に回折格子を設げることによって、単一
縦モードのみのレーザ光を発振するDBR(分布反射形
)レーザがある。そして、このDBRレーザにお0て、
回折格子、すなわち分布反射器に流す電流を制御するこ
とによって、上記レーザ光の波長を変えることができる
のが波長制御DBRレーザである。
第5図は、上述した波長制御I)BRレーザの構造を示
す断面図である。この図において、電流Taが電極3a
から活性領域部Iに供給される。活性領域部Iでは所定
の波長のレーザ光が当該活性領域部lの襞間面と分布反
射器部2との間で誘導増幅され、所定の強度になると、
上記襞間面からZ方向に出力される。この場合、電極3
cから分布反射器部2に供給する波長制御電流rtを変
化させることによって、分布反射器部2の屈折率を変え
、レーザ光の波長を変化させる。
」−述しノコ波長制御電流rtと発振波長λとの関係を
第6図に示す。この図において、波長制御電流rtが増
加すると、発振波長λは所定の区間にあっては、連続的
に短波長側に移行するが、各区間の境ではモードポンプ
現象が生じ、断続的に変化する。この場合、波長制御電
流Itの増加とともに、分布反射器部2の共振器損失カ
ーブが短波長にシフトしていく。これと同時に発振モー
ドもやや短波長にシフトしていく。この様子を第7図に
示す。
この第7図に示す特性曲線イ1ロ、ハにお(」る波長制
御電流Itは、各々電流i t、、r t2およqIt
3(I t、< I t2< r t3)である。第7
図に示す特性曲線(イ)では、共振器損失が最低となる
発振モードがBであるので、この発振モードBに文す応
する波長λ1で発振する。次に、発振制御電流rtが増
加し電流It2となると、特性曲線(ロ)に示すように
、共振器損失カーブおよび発振モードがともに短波長側
にシフトする。この場合、共振器損失が最低となる発振
モードは、」二連同様に発振モードBであるため、電流
Ifから電流IL、までは連続的に波長が変化し、特性
曲線(ロ)で(≠波長λ、で発振する。次に、発振制御
電流Itがさらに増加しIt3となると、特性曲線(ハ
)に示すように共振器損失が最低となる発振モードは、
発振モードC(発振モードBより短波長側)にジャンプ
するため、発振波長λが波長λ3にホッピングすること
になる。
「発明が解決しようとする課MJ ところで、上述の波長制御DBRレーザでは、基板に対
し水平方向に共振する構造のものが多く、共振器長が4
00μm程度と長いため、発振モードの間隔がおよそ1
0人程度になる。このノ4め発振制御電流rtの変化に
対する連続可変波長範囲が10Å以下になり、10人を
越えて波長を変化指せようとすると、」二連したように
モードポツピングが生じ、広範囲に渡り連続的に波長を
変化させることができないという問題を生じる。
この発明は、」二連の問題点に鑑みてなされたもので、
広範囲に渡り連続的に発振波長を変化させることができ
る面発光型波長制御DBRレーザを提供することを目的
としている。
「課題を解決するための手段」 このような問題点を解決するために、この発明では基板
」二に複数層積層されたp−n接合またはn−p接合か
らなる分布反射器と、当該分布反射器の上面で、かつ、
基板面に垂直な方向に形成されたレーザ共振器と、前記
レーザ共振器の上面のレーザ光出射部以外に設けられた
第1の電極と、前記分布反射器の最下部半導体層に設け
られた第2の電極と、前記分布反射器の最」二部半導伴
層に設()られた共通グランド電極とを具備するへとも
に、前記第1の電極から前記レーザ共振器に、前記第2
の電極からmf記分布反射器に各々独立制御された電流
を注入することを特徴とする。
「作用 」 第1の電極と共通グランド電極とに順方向の電圧を印加
してレーザ共振器に電流を流す。また、第2の電極と共
通グランド電極との間にも順方向の電圧を印加して電流
を流す。そして、」1記レーザ共振器への電流がしきい
値を越えると、当該レーザ共振器でレーザ発振が起こり
、レーザ光Llレーザ出射開口部から出力される。この
場合、分布反射器への注入電流を変えると、当該分布反
射器のキャリア密度が変わり屈折率が変化する。そして
、分布反射器の屈折率が変化すると、レーザ共振器での
レーザ光の波長が変わる。
「実施例」 次に図面を参照してこの発明の実施例に?いて説明する
第1図は、この発明の第1の実施例の構成を示す断面図
である。この図において、5はS I (Semi−1
nsulator)−G aA sなどからなる半導体
基板であり、この上面にp型半導体層(p −G aA
 lΔS)6が形成されており、このp型半導体層6の
右上面には波長制御電流注入用の電極3+lLが設けら
れている。また、p型半導体層6の左上面には、分布反
射器部2が形成されている。この分布反射器部2は、複
数積層されたr+−p接合からなる分布反射器2gおよ
びn型半導体層(n−GaAlAs)2bから構成され
ている。」二記分布反射器2aは、GaAlAsおよび
AlAsが交互に積層された構造で、その中にn−p接
合が形成されている。また、n型半導体層2bの左上面
には共通グランド電極3bが設けられている。このn型
半導体層2bの右上面には、p −G aA sからな
る活性領域部Iが形成されている。この活性領域部1は
、p −Ci aA sからなる活性層1aおよびこの
活性層+aの上面に形成されたp −G aA IA 
sからなるp型半導体層1bから構成されている。すな
わち、この実施例ではp型半導体層1b、活性層1aお
よびn型半導体層2bからダブルヘテロゲイン構造が構
成されている。p型半導体層1bの上面には、神縁膜9
を介してリング状の活性領域電流注入用の電極3cが設
置′、lられている。このリング状の電極3Cの内周壁
はL字状に折曲し、その先端はp型半導体層1bに接触
するようになっている。また、電極3cの内周にはS 
+ 02およびT i O2からなる多層構造の反射膜
10が形成されている。
上述の構成において、電極3cと共通グランド電極3b
との間には、順方向の電圧を印加して電流Iaを流す。
また、電極3aと共通グランド電極3bとの間にも順方
向の電圧を印加して電流rtを流す。そして、活性層1
aへ流れる電流Taがしきい値を越えると、活性層1a
でレーザ発振が起こり、レーザ光は反射膜10を通して
出力される。この場合、分布反射器2aへの電流rtを
変えると、当該分布反射器2aのギヤリア密度が変化す
るとともに屈折率が変わり、この結果、活性層1aでの
レーザ光の波長が変化する。
この場合、」二連の構成では、n型半導体層1b。
活性層1aおよびp型半導体層2bからなるレーザ共振
器の長さ、すなわち共振路長が数μmであるため発振モ
ード間隔が100人程変色広い。したがって、分布反射
器2aへの電流rtを変化させることによって、100
人程変色広範囲でレーザ光の波長を変えることができる
次に、この発明の第2の実施例について説明する。
第2図は、この発明の第2の実施例の構成を示す断面図
である。なお、この図において、第1図に示す第1の実
施例の各部に対応する部分については同一の符号を付し
て説明を省略する。
この図において、分布反射器部2の上に形成された活性
層1aの上面には、複数積層されたG aA IA s
/A IA sからなる反射膜11が形成されている。
」二連した構成における当該実施例の特徴は、出射側の
反射膜IIを複数積層した2種の半導体層により構成し
、各々の半導体層の屈折率差を大きくとることによって
、波長選択性の小さい反射膜にしたことにある。したが
って、この実施例では、光の閉じ込め効果が大となり、
レーザ光が活性層1aに比較的よく閉じ込められ、この
結果、しきい電流密度が下がる。
次に、この発明の第3の実施例について郷明する。
第3図は、この発明の第3の実施例の構成を示ず断面図
である。なお、この図において、第1図に示す第1の実
施例の各部に対応する部分については同一の符号を付し
て説明を省略する。
この図において、活性領域部1の両側には、pG aA
 IA s/n −G aA IA sからなる埋込層
12が形成されており、埋め込み型ダブルへテロ構造に
なっている。
上述の構成における当該実施例の特徴は、活性層1aに
供給される電流Iaか周囲の埋込層12にほとんど流れ
込まずに活性層+aに集中するため、しきい電流密度を
下げることができる。
なお、上述した第3の実施例において、第4図に示すよ
うに、活性領域部Iの両側に設けた埋込層12に加え、
分布反射器部2の両側にp−n逆接合からなる埋込層1
3を形成してもよい。また、上述した第1の実施例から
第3の実施例までにおける分布反射器2aは、屈折率の
異なる2種類の層が交互に複数積層された構造で、その
中にpn接合またはn−p接合を含んでいればよく、か
っ、G aA IA s/G aA s系以外の例えば
I nG aA sPIInP系などでもよい。また、
上述した第】の実施例以外の第2および第3の実施例で
も、n型半導体層1b、活性層+aおよびn型半導体層
2bからなるレーザ共振器の長さ、すなわち共振路長は
数μmであるため発振モード間隔が100人程変色広い
。したがって、全ての実施例において、分布反射器2a
への電流rtを変化させることによって、100人程変
色範囲でレーザ光の波長を変えることができる利点が得
られる。また、第3の実施例において、埋込層12.1
3にはp−n逆接合以外に半絶縁性結晶を用いてもよい
「発明の効果」 以」二説明したように、この発明によれば、面発光型D
BRレーザの分布反射器としてキャリア注入機構となる
1層以」二積層されたp−nまたはnp接合を設け、か
つ、レーザ共振器および分布反射器にそれぞれ独立?こ
電流注入できるようにしたことによって、広範囲に渡り
連続的に発振4長を制御できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の第1の実施例の#R造を示す断面
図、第2図は同発明の第2の実施例の構造を示す断面図
、第3図は同発明の第3の実施例の構造を示す断面図、
第4図は同発明の第3の実施例の側構造を示す断面図、
第5図は従来の波長制御DBRレーザの構造を示す断面
図、第6図は同波長制御DBRレーザの波長制御電流と
発振波長との関係図、第7図は、同波長制御DBRレー
ザの動作を説明するための波形図である。 Ia・・・・・活性層(レーザ共振器)、Ib  ・・
・・p型半導体層(レーザ共振器)、2a・ −分布反
射器(分布反射器)、2b・・・ n型半導体層(レー
ザ共振器)、 3a・ 第2の電極、3b・ 共通グラ
ンド電極、3c・・・・第1の電極、5・ 基板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板上に複数層積層されたp−n接合またはn−p接合
    からなる分布反射器と、当該分布反射器の上面で、かつ
    、基板面に垂直な方向に形成されたレーザ共振器と、前
    記レーザ共振器の上面のレーザ光出射部以外に設けられ
    た第1の電極と、前記分布反射器の最下部半導体層に設
    けられた第2の電極と、前記分布反射器の最上部半導体
    層に設けられた共通グランド電極とを具備するとともに
    、前記第1の電極から前記レーザ共振器に、前記第2の
    電極から前記分布反射器に各々独立制御された電流を注
    入することを特徴とする面発光型波長制御DBRレーザ
JP14557489A 1989-06-08 1989-06-08 面発光型波長制御dbrレーザ Pending JPH0311689A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0465145A2 (en) * 1990-07-05 1992-01-08 AT&T Corp. Vertical cavity laser with mirror having controllable reflectivity
US5301201A (en) * 1993-03-01 1994-04-05 At&T Bell Laboratories Article comprising a tunable semiconductor laser
US5745512A (en) * 1993-04-30 1998-04-28 Lucent Technologies Inc. Tunable lasers based on absorbers in standing waves
EP2863495A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-22 Seiko Epson Corporation Light emitting device and atomic oscillator

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