JPH0340480A - 半導体リングレーザ - Google Patents
半導体リングレーザInfo
- Publication number
- JPH0340480A JPH0340480A JP17604789A JP17604789A JPH0340480A JP H0340480 A JPH0340480 A JP H0340480A JP 17604789 A JP17604789 A JP 17604789A JP 17604789 A JP17604789 A JP 17604789A JP H0340480 A JPH0340480 A JP H0340480A
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- JP
- Japan
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- light
- waveguide
- ring
- reflected
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- Pending
Links
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- 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。
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〕
本発明は小型で低しきい値電流特性を有し、かつ、発振
波長幅が狭い半導体リングレーザに関するものである。
波長幅が狭い半導体リングレーザに関するものである。
従来のこの種のリングレーザとして、第２図に示す構成
のものが知られている。この図において、ｌはレーザ用
ウェハ、２はリング共振器、３は発振先取り出し用の出
力導波路、４・・・は全反射コーナである。発振出力光
はリング共振器２の導波路の一部と出力導波路３とで形
成される方向性結合回路によって取り出される。
のものが知られている。この図において、ｌはレーザ用
ウェハ、２はリング共振器、３は発振先取り出し用の出
力導波路、４・・・は全反射コーナである。発振出力光
はリング共振器２の導波路の一部と出力導波路３とで形
成される方向性結合回路によって取り出される。
第３図は第２図に示すリングレーザの利得−波長特性（
符号Ｌｌ）と出力導波路３における結合度−波長特性（
符号Ｌ２）について示した図である。
符号Ｌｌ）と出力導波路３における結合度−波長特性（
符号Ｌ２）について示した図である。
通常の半導体レーザでは利得のピーク波長で共振器の損
失と利得がつり合った時、発振を開始する。
失と利得がつり合った時、発振を開始する。
したがって、通常のレーザで１よ、図に示すλ。の波長
で発振する。ところが第２図の構成のように方向性結合
回路で光出力を取り出すと、リング共振器２内の損失は
波長依存性を持つようになり、損失は第３図に示した結
合度に比例することとなる。したがって、本構成のリン
グレーザはλ。の波長では損失が大きい為発振せず、損
失の小さいλ１の波長で発振することとなる。この結果
、リングレーザ内の発振光が出力としてあまり取り出さ
れない割に、共振器２内の光パワーが大きくなリ、効率
が劣化するという欠点があった。
で発振する。ところが第２図の構成のように方向性結合
回路で光出力を取り出すと、リング共振器２内の損失は
波長依存性を持つようになり、損失は第３図に示した結
合度に比例することとなる。したがって、本構成のリン
グレーザはλ。の波長では損失が大きい為発振せず、損
失の小さいλ１の波長で発振することとなる。この結果
、リングレーザ内の発振光が出力としてあまり取り出さ
れない割に、共振器２内の光パワーが大きくなリ、効率
が劣化するという欠点があった。
また出力導波路３とリング共振器２の一部の導波路との
間隔は精度良く （２〜３μｍ以下）作製する必要があ
り、大量生産に向かないという欠点があった。
間隔は精度良く （２〜３μｍ以下）作製する必要があ
り、大量生産に向かないという欠点があった。
さらに本構成のリングレーザでは右回りと左回りの両方
向の発振が同時に起こり、リング共振器２内に定在波が
生じる。その結果、リング共振器２内に空間的ホールバ
ーニングが生じ、多縦モード発振が生じる。リング共振
器２の一辺が５０μｍ程度だと約１６Ａの波長間隔で７
〜８本のモードが発振する結果となり、スペクトル幅の
狭い光源とはなりにくい欠点があった。
向の発振が同時に起こり、リング共振器２内に定在波が
生じる。その結果、リング共振器２内に空間的ホールバ
ーニングが生じ、多縦モード発振が生じる。リング共振
器２の一辺が５０μｍ程度だと約１６Ａの波長間隔で７
〜８本のモードが発振する結果となり、スペクトル幅の
狭い光源とはなりにくい欠点があった。
本発明は上記の各欠点に鑑みてなされたもので、出力が
大きく、スペクトル純度がよく、さらに量産性がよい半
導体リングレーザを提供することを目的としている。
大きく、スペクトル純度がよく、さらに量産性がよい半
導体リングレーザを提供することを目的としている。
本発明は、直線導波路と反射コーナとによって構成され
るリング型の導波路の一部にハーフミラを一装置し、該
ハーフミラによって分岐される第１の光導波路の一端面
に高反射膜を設け、該ハーフミラによって分岐される第
２の光導波路から出力光を取り出すことを特徴としてい
る。
るリング型の導波路の一部にハーフミラを一装置し、該
ハーフミラによって分岐される第１の光導波路の一端面
に高反射膜を設け、該ハーフミラによって分岐される第
２の光導波路から出力光を取り出すことを特徴としてい
る。
本発明によれば、リング型の導波路を回転する光のうち
の一部が第１の光導波路を伝搬し、高反射膜によって反
射され、その一部がリング型導波路へ帰還される。これ
により、リング共振器となっているリング型導波路の中
で発振する光は、より帰還量の多い回転光に限定され、
リング型導波路の中に光の定在波は立たず、したがって
利得の空間的ホールバーニングは発生しなくなる。また
、ハーフミラは波長依存性が非常に小さく、利得帯域内
ではほぼ一定の分岐比となるため、リングレーザが利得
のピーク波長で常に発振し、電流注入量を増加させても
取り出し効率が劣化することがない。
の一部が第１の光導波路を伝搬し、高反射膜によって反
射され、その一部がリング型導波路へ帰還される。これ
により、リング共振器となっているリング型導波路の中
で発振する光は、より帰還量の多い回転光に限定され、
リング型導波路の中に光の定在波は立たず、したがって
利得の空間的ホールバーニングは発生しなくなる。また
、ハーフミラは波長依存性が非常に小さく、利得帯域内
ではほぼ一定の分岐比となるため、リングレーザが利得
のピーク波長で常に発振し、電流注入量を増加させても
取り出し効率が劣化することがない。
第１図は本発明の一実施例によるリングレーザの構成を
示す平面図である。この図において、ｌｌはレーザ用ウ
ェハ、１２は四角のリング状に形成されたリング導波路
、１３・・・は全反射コーナである。この全反射コーナ
１３は、ドライエツチングによって溝を内部の活性層の
下約１μｍまで掘り下げることによって形成されている
。１５はハーフミラであり、全反射コーナ１３をドライ
エツチングで形成する際に、活性層の所まで狭い溝（幅
１μｍ以下）を掘る事によって形成されている。１６．
１７は出力導波路、１８は反射防止膜、１９は高反射膜
である。リング導波路１２及び出力用導波路１６．１７
の上面及びレーザ用ウェハ１１の下面には電極がつけら
れている（斜線参照）。
示す平面図である。この図において、ｌｌはレーザ用ウ
ェハ、１２は四角のリング状に形成されたリング導波路
、１３・・・は全反射コーナである。この全反射コーナ
１３は、ドライエツチングによって溝を内部の活性層の
下約１μｍまで掘り下げることによって形成されている
。１５はハーフミラであり、全反射コーナ１３をドライ
エツチングで形成する際に、活性層の所まで狭い溝（幅
１μｍ以下）を掘る事によって形成されている。１６．
１７は出力導波路、１８は反射防止膜、１９は高反射膜
である。リング導波路１２及び出力用導波路１６．１７
の上面及びレーザ用ウェハ１１の下面には電極がつけら
れている（斜線参照）。
このように構成されたリングレーザを動作させる場合は
、リング導波路１２の上方の電極から順方向電流を十分
に注入する。また、出力導波路１６．１７には吸収損失
を補償する程度の順方向電流を流す。このような構造に
なっているので、リング導波路１２を時計方向に回転す
る光のうちの一部は出力導波路１７を伝搬し、高反射膜
１９によって反射され、その一部は反時計方向に回転す
る光として帰還される。これにより、リング共振器とな
っているリング導波路１２の中で発振する光は、より帰
還量の多い反時計方向の回転光に限定され、リング導波
路１２の中には、光の定在波は立たず、したがって利得
の空間的ホールバーニングは発生しなくなる。その結果
、縦モードの多軸発振は抑制され単一モード発振とする
ことができる。この場合にはスペクトル幅は著しく狭く
なり （実験では１Å以下となっり）、純度の高い光源
として動作させることができる。
、リング導波路１２の上方の電極から順方向電流を十分
に注入する。また、出力導波路１６．１７には吸収損失
を補償する程度の順方向電流を流す。このような構造に
なっているので、リング導波路１２を時計方向に回転す
る光のうちの一部は出力導波路１７を伝搬し、高反射膜
１９によって反射され、その一部は反時計方向に回転す
る光として帰還される。これにより、リング共振器とな
っているリング導波路１２の中で発振する光は、より帰
還量の多い反時計方向の回転光に限定され、リング導波
路１２の中には、光の定在波は立たず、したがって利得
の空間的ホールバーニングは発生しなくなる。その結果
、縦モードの多軸発振は抑制され単一モード発振とする
ことができる。この場合にはスペクトル幅は著しく狭く
なり （実験では１Å以下となっり）、純度の高い光源
として動作させることができる。
また、ここで用いたハーフミラ１５は波長依存性が非常
に小さく、利得帯域内ではほぼ一定の分岐比となるため
、リングレーザは利得のピーク波長で常に発振し、電流
注入量を増加させても取り出し効率が劣化することがな
く、したがって、出力導波路１６から大出力を取り出す
ことができる。
に小さく、利得帯域内ではほぼ一定の分岐比となるため
、リングレーザは利得のピーク波長で常に発振し、電流
注入量を増加させても取り出し効率が劣化することがな
く、したがって、出力導波路１６から大出力を取り出す
ことができる。
また本構成では、光を一つの導波路から取り出すため効
率の高い動作が可能である。
率の高い動作が可能である。
なお、本実施例では取り出し導波路の端面形成を襞間に
よる構成として示したが、ドライエツチング加工によっ
て形成できる事は言うまでもない。
よる構成として示したが、ドライエツチング加工によっ
て形成できる事は言うまでもない。
さらに、端面形成を上下方向に対して４５度の斜め方向
にドライエツチングで加工することによって光を上方向
あるいは下方向に取り出すことも可能である。また、高
反射膜を端面に形成するかわりにグレーティングを導波
路に形成して同様な動作をさせる事も可能である。また
、本発明のリングレーザ構成を、双安定レーザ、波長制
御レーザ等へ適用することが可能であることは勿論であ
る。
にドライエツチングで加工することによって光を上方向
あるいは下方向に取り出すことも可能である。また、高
反射膜を端面に形成するかわりにグレーティングを導波
路に形成して同様な動作をさせる事も可能である。また
、本発明のリングレーザ構成を、双安定レーザ、波長制
御レーザ等へ適用することが可能であることは勿論であ
る。
以上説明したように本発明のリングレーザは波長依存性
の小さいハーフミラによって光を取り出し、かつ共振器
内に定在波が立たない発振モードで発振する構成とした
ため、以下のような利点がある。
の小さいハーフミラによって光を取り出し、かつ共振器
内に定在波が立たない発振モードで発振する構成とした
ため、以下のような利点がある。
（１）利得のピーク波長で発振するため低しきい値電流
動作が可能である。
動作が可能である。
（２）光の取り出し効率が良く、注入電流量によらない
動作が可能である。
動作が可能である。
（３）単一モード発振を簡単な構成によって達成するこ
とできる。
とできる。
（４）ドライエツチングで共振器を構成できるため高集
積化が可能である。
積化が可能である。
（５）従来のもののようにリング導波路と出力導波路と
の間の作成精度を要求されることがなく、したがって、
量産性がよい。
の間の作成精度を要求されることがなく、したがって、
量産性がよい。
第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は従来のリングレーザの構成例を示す平面図、第
３図は第２図に示すリングレーザの利得−波長特性およ
び結合度−波長特性を示す図である。 １１・・・・・・し−ザ用ウェハ、１２・・・・・・リ
ング導波路、１３・・・・・・全反射コーナ、１５・・
・・・・ハーフミラ、１６．１７・・・・・・出力導波
路。
第２図は従来のリングレーザの構成例を示す平面図、第
３図は第２図に示すリングレーザの利得−波長特性およ
び結合度−波長特性を示す図である。 １１・・・・・・し−ザ用ウェハ、１２・・・・・・リ
ング導波路、１３・・・・・・全反射コーナ、１５・・
・・・・ハーフミラ、１６．１７・・・・・・出力導波
路。
Claims (1)
- 直線導波路と反射コーナとによって構成されるリング型
の導波路の一部にハーフミラを配置し、該ハーフミラに
よって分岐される第１の光導波路の一端面に高反射膜を
設け、該ハーフミラによって分岐される第２の光導波路
から出力光を取り出すことを特徴とする半導体リングレ
ーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17604789A JPH0340480A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体リングレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17604789A JPH0340480A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体リングレーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0340480A true JPH0340480A (ja) | 1991-02-21 |
Family
ID=16006789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17604789A Pending JPH0340480A (ja) | 1989-07-07 | 1989-07-07 | 半導体リングレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0340480A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5463705A (en) * | 1992-11-24 | 1995-10-31 | International Business Machines Corporation | Optical waveguide isolation |
| WO2003005499A3 (de) * | 2001-07-03 | 2003-08-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Monolithisch integrierter mikrolaser mit einem nur eine spiegelebene aufweisenden zirkularresonator |
| US7406173B2 (en) | 2002-10-02 | 2008-07-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Quantum communication apparatus and quantum communication method |
| JP2009124046A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 半導体レーザ素子および半導体レーザジャイロ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6167977A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP17604789A patent/JPH0340480A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6167977A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5463705A (en) * | 1992-11-24 | 1995-10-31 | International Business Machines Corporation | Optical waveguide isolation |
| WO2003005499A3 (de) * | 2001-07-03 | 2003-08-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Monolithisch integrierter mikrolaser mit einem nur eine spiegelebene aufweisenden zirkularresonator |
| US7406173B2 (en) | 2002-10-02 | 2008-07-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Quantum communication apparatus and quantum communication method |
| JP2009124046A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 半導体レーザ素子および半導体レーザジャイロ |
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