JPH04107976A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04107976A JPH04107976A JP2228570A JP22857090A JPH04107976A JP H04107976 A JPH04107976 A JP H04107976A JP 2228570 A JP2228570 A JP 2228570A JP 22857090 A JP22857090 A JP 22857090A JP H04107976 A JPH04107976 A JP H04107976A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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- H01S5/0622—Controlling the frequency of the radiation
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- H01S5/3418—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers using transitions from higher quantum levels
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〕
この発明は、半導体レーザ装置に関し、特に１つの素子
から２つ以上の異なる波長の光を発振することのできる
半導体レーザ装置に関するものである。
から２つ以上の異なる波長の光を発振することのできる
半導体レーザ装置に関するものである。
第１４図体）は例えばアプライド フィジックスレター
ズ、４９巻、２４号、 （１９８６年）、 １６２９〜
１６３１頁（Ｙ、 Ｔｏｋｕｄａ ｅｔ ａｌ、 、
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ４９（２４）、
ｐｐ、 １６２９−１６３１． （１９８６））に記
載された従来の二波長発振半導体レーザ装置の構造を示
す断面図、同図ｆｂ）はその光出力−電流特性を示す図
、同図（Ｃ）は活性層近傍のバンド構造図である。図に
おいて、ｐ形又はｎ形基板７０１上に、ｐ形又はｎ形バ
ッファ層７０２、ｐ形又はｎ彫工側クラッド層７０３．
ｐ形又はｎ形光閉じ込め層７０４．アンドープ量子井戸
（以下ＱＷと称する）活性層７０５．ｎ形又はｐ形光閉
じ込め層４０６．ｎ形又はｐ彫工側クラッド層７０７．
ｎ形又はｐ形コンタクト層７０８が順次積層配置される
。Ｓｉｎ、膜７０９は上側クラッド層７０７上の、スト
ライプ状のコンタクト層７０８が形成されていない領域
上に配置される。電極７１０は基板７０１裏面に設けら
れ、電極７１１はコンタクト層７０８及びＳｉ○２膜７
０膜上０９上られる。７１２は不純物拡散領域である。
ズ、４９巻、２４号、 （１９８６年）、 １６２９〜
１６３１頁（Ｙ、 Ｔｏｋｕｄａ ｅｔ ａｌ、 、
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ４９（２４）、
ｐｐ、 １６２９−１６３１． （１９８６））に記
載された従来の二波長発振半導体レーザ装置の構造を示
す断面図、同図ｆｂ）はその光出力−電流特性を示す図
、同図（Ｃ）は活性層近傍のバンド構造図である。図に
おいて、ｐ形又はｎ形基板７０１上に、ｐ形又はｎ形バ
ッファ層７０２、ｐ形又はｎ彫工側クラッド層７０３．
ｐ形又はｎ形光閉じ込め層７０４．アンドープ量子井戸
（以下ＱＷと称する）活性層７０５．ｎ形又はｐ形光閉
じ込め層４０６．ｎ形又はｐ彫工側クラッド層７０７．
ｎ形又はｐ形コンタクト層７０８が順次積層配置される
。Ｓｉｎ、膜７０９は上側クラッド層７０７上の、スト
ライプ状のコンタクト層７０８が形成されていない領域
上に配置される。電極７１０は基板７０１裏面に設けら
れ、電極７１１はコンタクト層７０８及びＳｉ○２膜７
０膜上０９上られる。７１２は不純物拡散領域である。
次に動作について説明する。
電流を前記半導体レーザ装置に注入していくと、まず自
然放出光（第１４図（ｂ）のｉ）が出力される。
然放出光（第１４図（ｂ）のｉ）が出力される。
さらに電流を注入すると、電流注入による利得と半導体
レーザ中の全損失か等しくなったところで誘導放出か生
じる（第１４図（ｂ）のｉｉ）。このとき同図（Ｃ）に
示すようにＱＷの基底状態（ｎ＝１）の遷移による発振
となる。次に、さらに高注入を行うとＱＷのｎ＝２の状
態を占める電子および正孔の数か増加し、第１４図（Ｃ
１に示すｎ＝２の遷移による発振となる（第１４図（ｂ
）のｉｉ）。
レーザ中の全損失か等しくなったところで誘導放出か生
じる（第１４図（ｂ）のｉｉ）。このとき同図（Ｃ）に
示すようにＱＷの基底状態（ｎ＝１）の遷移による発振
となる。次に、さらに高注入を行うとＱＷのｎ＝２の状
態を占める電子および正孔の数か増加し、第１４図（Ｃ
１に示すｎ＝２の遷移による発振となる（第１４図（ｂ
）のｉｉ）。
また、第８図は例えば特開昭６１−２４２０９３号公報
に記載された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射
するアレイ型半導体レーザを示す斜視図であり、図にお
いて、ｎ形ＧａＡｓ基板１１０上に、ｎ形ＧａＡｓバッ
ファ層１１１．ｎ形Ａ ！！ Ｘ Ｇ ａｌ−ｘ Ａｓ
（ｘ＝０．４）層１１２． Ａｌ ｙ Ｇ ａ Ｉ−
ｙＡｓ （ｙ＝０．２）層１１３．１． Ｇａ１−、
Ａｓ（ｚ＝０．１〜１）層１１４．ＡＡ ｙ Ｇ ａ
Ｉ−ｙ Ａ ５（ｙ＝０．２）層１１５．ｐ形Ａｌｘ
Ｇａ＋−ｘ Ａｓ（ｘ＝０．４）層１１６．及びｐ１形
ＧａＡｓ層１１７が順次積層配置される。また共通ｎ（
［ｌＩ電極１１８は基板１１０裏面に設けられ、ｐ側電
極１１９．１２０はｐ＋形ＧａＡｓ層１１７上に設けら
れる。このアレイ型半導体レーザは第］レーザ発生領域
１２１は第２レーザ発生領域１２２を備え、デバイス端
面１２４の第１レーサ発生領域１２１の部分１２３ａに
は反射コート１２５が施され、デバイス端面１２４の第
２レーザ発生領域１２２の部分１２３ｂには反射コート
は施されない。
に記載された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射
するアレイ型半導体レーザを示す斜視図であり、図にお
いて、ｎ形ＧａＡｓ基板１１０上に、ｎ形ＧａＡｓバッ
ファ層１１１．ｎ形Ａ ！！ Ｘ Ｇ ａｌ−ｘ Ａｓ
（ｘ＝０．４）層１１２． Ａｌ ｙ Ｇ ａ Ｉ−
ｙＡｓ （ｙ＝０．２）層１１３．１． Ｇａ１−、
Ａｓ（ｚ＝０．１〜１）層１１４．ＡＡ ｙ Ｇ ａ
Ｉ−ｙ Ａ ５（ｙ＝０．２）層１１５．ｐ形Ａｌｘ
Ｇａ＋−ｘ Ａｓ（ｘ＝０．４）層１１６．及びｐ１形
ＧａＡｓ層１１７が順次積層配置される。また共通ｎ（
［ｌＩ電極１１８は基板１１０裏面に設けられ、ｐ側電
極１１９．１２０はｐ＋形ＧａＡｓ層１１７上に設けら
れる。このアレイ型半導体レーザは第］レーザ発生領域
１２１は第２レーザ発生領域１２２を備え、デバイス端
面１２４の第１レーサ発生領域１２１の部分１２３ａに
は反射コート１２５が施され、デバイス端面１２４の第
２レーザ発生領域１２２の部分１２３ｂには反射コート
は施されない。
次にこのアレイ型半導体レーザの動作について説明する
。
。
上述のように本従来例装置では、第１レーザ発生領域１
２１の部分の端面１２３ａには反射コート１２５が施さ
れ、第２レーザ発生領域１２２の部分の端面１２３ｂに
は反射コートか施されていないため、第１し〒ザ発生領
域１２１の光損失は第２レーザ発生領域の光損失よりも
高くなる。この結果、光損失の低い第２レーザ発生領域
１２２からは量子井戸のｎ＝１の準位における波長λ１
の発振が生じ、光損失の高い第１レーザ発生領域１２１
からは量子井戸のｎ＝２の準位における波長λ、の発振
が生じる。このように本従来例装置ではレーザ端面の反
射率を変えることて、各々のレーザ発生領域における光
損失の大きさを変え、これにより複数の波長で発振する
モノリシックデバイスを実現している。
２１の部分の端面１２３ａには反射コート１２５が施さ
れ、第２レーザ発生領域１２２の部分の端面１２３ｂに
は反射コートか施されていないため、第１し〒ザ発生領
域１２１の光損失は第２レーザ発生領域の光損失よりも
高くなる。この結果、光損失の低い第２レーザ発生領域
１２２からは量子井戸のｎ＝１の準位における波長λ１
の発振が生じ、光損失の高い第１レーザ発生領域１２１
からは量子井戸のｎ＝２の準位における波長λ、の発振
が生じる。このように本従来例装置ではレーザ端面の反
射率を変えることて、各々のレーザ発生領域における光
損失の大きさを変え、これにより複数の波長で発振する
モノリシックデバイスを実現している。
また、第９図は例えば特開昭６３−３１２６８８号公報
に記載された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射
する半導体レーザを示す断面図てあり、ｎ゛形ＧａＡｓ
基板２０１上に、ｎ形Ａ Ｎ ｔ Ｇ ａ ＋ −ｔＡ
ｓクラッド層２０２．ｎ形Ａ ｆ ｔ Ｇ ａ ＋−ｚ
Ａ ｓ（２４Ｍ）放物型屈折率分布層２０３．１．Ｇ
ａ＋−８Ａｓ活性層２０４ ａ、 Ａｊ７． ｃａｌ−
Ｆ Ａｓバリア層２０５．Ａｌｘ Ｇａ＋−Ｘ Ａｓ活
性層２０４ｂ、ｐ形ＡＣＧａ＋−、Ａｓ （ｚ−＋ｙ）
放物型屈折率分布層２０６．及びｐ形ＡＣＧａ＋−ｘ
ＡＳクラッド層２０７か順次積層配置され、ｎ電極２１
１は基板２０１の裏面全面に設けられている。
に記載された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射
する半導体レーザを示す断面図てあり、ｎ゛形ＧａＡｓ
基板２０１上に、ｎ形Ａ Ｎ ｔ Ｇ ａ ＋ −ｔＡ
ｓクラッド層２０２．ｎ形Ａ ｆ ｔ Ｇ ａ ＋−ｚ
Ａ ｓ（２４Ｍ）放物型屈折率分布層２０３．１．Ｇ
ａ＋−８Ａｓ活性層２０４ ａ、 Ａｊ７． ｃａｌ−
Ｆ Ａｓバリア層２０５．Ａｌｘ Ｇａ＋−Ｘ Ａｓ活
性層２０４ｂ、ｐ形ＡＣＧａ＋−、Ａｓ （ｚ−＋ｙ）
放物型屈折率分布層２０６．及びｐ形ＡＣＧａ＋−ｘ
ＡＳクラッド層２０７か順次積層配置され、ｎ電極２１
１は基板２０１の裏面全面に設けられている。
またｐ＋形ＧａＡｓキャップ層２０８ａはクラッド層２
０７上のＡ領域に配置され、ｐ＋形ＧａＡＳキャップ層
２０８ｂはクラッド層２０７上のＢ領域に配置され、ｐ
電極２１２ａ、２１２ｂはそれぞれキャップ層２０８ａ
、２０８ｂ上に設けられている。この半導体レーザは量
子井戸活性層部Ａと光吸収量制御部Ｂとからなり、制御
部Ｂに電極２１１，２１２ｂを使って電界を印加するこ
とによって発振波長を制御するものである。
０７上のＡ領域に配置され、ｐ＋形ＧａＡＳキャップ層
２０８ｂはクラッド層２０７上のＢ領域に配置され、ｐ
電極２１２ａ、２１２ｂはそれぞれキャップ層２０８ａ
、２０８ｂ上に設けられている。この半導体レーザは量
子井戸活性層部Ａと光吸収量制御部Ｂとからなり、制御
部Ｂに電極２１１，２１２ｂを使って電界を印加するこ
とによって発振波長を制御するものである。
第１０図は例えば特開昭６３−３２９８６号公報に記載
された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射するア
レイ形半導体レーザを示す斜視図である。
された従来の複数の異なる波長のレーザ光を出射するア
レイ形半導体レーザを示す斜視図である。
図において、ｎ形ＧａＡｓ基板３０５上に、ｎ形ＡＩ！
ＧａＡｓクラッド層３０６．量子井戸活性層３０７、及
びｐ形ＡｌＧａＡｓクラッド層３０８が順次積層配置さ
れ、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層３０９ａ、３０９ｂ、及
び３０９Ｃはクラッド層３０８上に相互に平行に配置さ
れる。クラッド層３０８上の、コンタクト層３０９ａ、
３０９ｂ。
ＧａＡｓクラッド層３０６．量子井戸活性層３０７、及
びｐ形ＡｌＧａＡｓクラッド層３０８が順次積層配置さ
れ、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層３０９ａ、３０９ｂ、及
び３０９Ｃはクラッド層３０８上に相互に平行に配置さ
れる。クラッド層３０８上の、コンタクト層３０９ａ、
３０９ｂ。
３０９Ｃか配置されていない領域には絶縁膜３１Ｏか配
置される。ｎ電極３０３は基板５裏面全面に設けられて
おり、相互に長さの異なるｐ電極３０４ａ、３０４ｂ、
及び３０４Ｃはそれぞれコンタクト層３０９ａ、３０９
ｂ、及び３０９Ｃに対応して設けられている。また電流
端子３０１．３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃはそれぞれ
ｎ電極３０３、ｐ電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４
ｃに接続されている。また破線３１１はｐ形不純物拡散
フロントである。
置される。ｎ電極３０３は基板５裏面全面に設けられて
おり、相互に長さの異なるｐ電極３０４ａ、３０４ｂ、
及び３０４Ｃはそれぞれコンタクト層３０９ａ、３０９
ｂ、及び３０９Ｃに対応して設けられている。また電流
端子３０１．３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃはそれぞれ
ｎ電極３０３、ｐ電極３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４
ｃに接続されている。また破線３１１はｐ形不純物拡散
フロントである。
量子井戸活性層に対し電流を注入し、注入キャリア密度
を十分高くすることによりバンドフィリングを生ぜしめ
ると、高いエネルギの量子準位はと増幅利得が高くなる
ことはよく知られている。
を十分高くすることによりバンドフィリングを生ぜしめ
ると、高いエネルギの量子準位はと増幅利得が高くなる
ことはよく知られている。
同一の共振器長をもつレーザアレイにおいて、電極の長
さを変えることにより利得領域の長さを変えることは、
損失の大きさを変えることと等価てあり、電極の長さか
短いレーザはと発振するために高い増幅利得か必要であ
る。したかって、電極の長さが短いほど高いエネルギの
量子準位でなければ発振しない。このアレイ型半導体レ
ーザては、各レーザは電流注入用の電極か短いものほど
高い量子準位で発振を行なうので、それぞれの発振波長
を変えることができる。
さを変えることにより利得領域の長さを変えることは、
損失の大きさを変えることと等価てあり、電極の長さか
短いレーザはと発振するために高い増幅利得か必要であ
る。したかって、電極の長さが短いほど高いエネルギの
量子準位でなければ発振しない。このアレイ型半導体レ
ーザては、各レーザは電流注入用の電極か短いものほど
高い量子準位で発振を行なうので、それぞれの発振波長
を変えることができる。
第１１図は例えば特開昭６３−５４７９４号公軸に記載
された共振器損失を高めて高い量子準位による発振を行
なわせるようにした半導体量子井戸レーザを示す断面図
である。図において、ｎ形ＧａＡｓ基板４０２上に、ｎ
形Ａ／ＧａＡｓクラッド層４０３、ＧａＡｓ量子井戸活
性層４０４．ｐ形ＡｆｆｉＧａＡｓクラッド層４０５．
ｐ形ＧａＡｓ：＋ンタクト層４０６か順次積層配置され
る。ｎ電極４０１は基板４０２裏面に、ｎ電極４０７は
吸収領域４０９を除くコンタクト層４０６上に設けられ
る。
された共振器損失を高めて高い量子準位による発振を行
なわせるようにした半導体量子井戸レーザを示す断面図
である。図において、ｎ形ＧａＡｓ基板４０２上に、ｎ
形Ａ／ＧａＡｓクラッド層４０３、ＧａＡｓ量子井戸活
性層４０４．ｐ形ＡｆｆｉＧａＡｓクラッド層４０５．
ｐ形ＧａＡｓ：＋ンタクト層４０６か順次積層配置され
る。ｎ電極４０１は基板４０２裏面に、ｎ電極４０７は
吸収領域４０９を除くコンタクト層４０６上に設けられ
る。
この半導体レーザでは素子の一部に吸収領域４０９を設
け、素子全体の損失をたかめることにより、量子井戸の
高い準位での発振を可能としている。この領域の大きさ
を調整することにより、注入電流量を変えることでｎ−
１とｎ＝２の両方の波長の光をスイッチすること、ある
いはｎ−１とｎ＝２の両方の波長の光を一度に出力する
ことかできるものである。
け、素子全体の損失をたかめることにより、量子井戸の
高い準位での発振を可能としている。この領域の大きさ
を調整することにより、注入電流量を変えることでｎ−
１とｎ＝２の両方の波長の光をスイッチすること、ある
いはｎ−１とｎ＝２の両方の波長の光を一度に出力する
ことかできるものである。
第１２図は特開昭６３−３２９８５号公報に記載された
、電流注入用電極を複数に分割して、これらに注入する
電流レベルをコントロールして種々の量子準位での発振
を可能にした従来の半導体レーザを示す斜視図である。
、電流注入用電極を複数に分割して、これらに注入する
電流レベルをコントロールして種々の量子準位での発振
を可能にした従来の半導体レーザを示す斜視図である。
図において、ｎ＋形ＧａＡｓ基板５０５上に、ｎ形Ａβ
ＧａＡｓクラッド層５０６、量子井戸活性層５０７．ｐ
形ＡｆＧａＡｓクラッド層５０８．ｐ形ＧａＡｓコンタ
クト層５０９が順次積層配置される。ｎ電極５０３は基
板５０５裏面に、ｐ電極５０４Ａ、５０４Ｂはコンタク
ト層５０９上に設けられる。これら電極５０３゜５０４
Ａ、５０４Ｂには電流端子５０１，５０２Ａ、５０２Ｂ
が接続される。また破線５１３はｐ形不純物拡散フロン
トである。
ＧａＡｓクラッド層５０６、量子井戸活性層５０７．ｐ
形ＡｆＧａＡｓクラッド層５０８．ｐ形ＧａＡｓコンタ
クト層５０９が順次積層配置される。ｎ電極５０３は基
板５０５裏面に、ｐ電極５０４Ａ、５０４Ｂはコンタク
ト層５０９上に設けられる。これら電極５０３゜５０４
Ａ、５０４Ｂには電流端子５０１，５０２Ａ、５０２Ｂ
が接続される。また破線５１３はｐ形不純物拡散フロン
トである。
この半導体レーザては、電極５０４Ｂからの注入電流量
を変え、量子井戸活性層５０７のｎ＝１の量子準位で発
振させるか、ｎ＝２の量子準位で発振させるかをコント
ロールしている。すなわち電極５０４Ｂに電流を注入し
ない場合には、ｎ＝１の量子準位に対する利得では発振
に到らず、電極５０４Ａに注入する電流量を増加するこ
とによりｎ＝２の量子準位に対する利得か大きくなりｎ
＝２の量子準位に相当する波長にてレーザ発振を行なう
。この状態で電極５０４Ｂに電流を注入していくとレー
ザ素子内部の損失か減少していくため、ｎ＝＝１の量子
準位に対する利得か損失を上回るようになり、ｎ＝１の
量子準位に相当する波長にてレーザ発振を行なうように
なる。このように本従来例装置では複数に分割した電流
注入用電極に注入する電流レベルをコントロールするこ
とにより複数の波長での発振を実現している。
を変え、量子井戸活性層５０７のｎ＝１の量子準位で発
振させるか、ｎ＝２の量子準位で発振させるかをコント
ロールしている。すなわち電極５０４Ｂに電流を注入し
ない場合には、ｎ＝１の量子準位に対する利得では発振
に到らず、電極５０４Ａに注入する電流量を増加するこ
とによりｎ＝２の量子準位に対する利得か大きくなりｎ
＝２の量子準位に相当する波長にてレーザ発振を行なう
。この状態で電極５０４Ｂに電流を注入していくとレー
ザ素子内部の損失か減少していくため、ｎ＝＝１の量子
準位に対する利得か損失を上回るようになり、ｎ＝１の
量子準位に相当する波長にてレーザ発振を行なうように
なる。このように本従来例装置では複数に分割した電流
注入用電極に注入する電流レベルをコントロールするこ
とにより複数の波長での発振を実現している。
第１３図は特開平１−２０８８８４号公報に記載された
、レーザ端面に設けた電気光学結晶の屈折率を変化させ
て波長を変化させる従来の半導体レーザ装置を示す図で
ある。図において、レーザダイオード６０１の一方の端
面に反射鏡６０２か配置され、他方の端面に電気光学結
晶６０３が配置される。
、レーザ端面に設けた電気光学結晶の屈折率を変化させ
て波長を変化させる従来の半導体レーザ装置を示す図で
ある。図において、レーザダイオード６０１の一方の端
面に反射鏡６０２か配置され、他方の端面に電気光学結
晶６０３が配置される。
電気光学結晶６０３には該電気光学結晶６０３の屈折率
を制御する制御回路６０４が接続される。
を制御する制御回路６０４が接続される。
この半導体レーザ装置において、発振波長はレーザダイ
オード６０１の発振モードと電気光学結晶６０３の発振
モードとで決定される。電気光学結晶６０３の発振モー
ドは制御回路６０４により電気光学結晶６０３に電圧を
印加して電気光学結晶６０３の屈折率を変えることて変
化させることかてき、これによりレーザの発振波長を変
化できる。
オード６０１の発振モードと電気光学結晶６０３の発振
モードとで決定される。電気光学結晶６０３の発振モー
ドは制御回路６０４により電気光学結晶６０３に電圧を
印加して電気光学結晶６０３の屈折率を変えることて変
化させることかてき、これによりレーザの発振波長を変
化できる。
従来の三波長以上て発振可能な半導体レーザ装置は、レ
ーザ素子に注入する電流、レーザ素子と一体に形成され
た波長制御領域により発振波長を変化させる、あるいは
アレイ型に形成されたレーザの異なる発光領域において
異なる波長て発振させるようにしたものであり、半導体
レーザ素子と独立の素子を用いて半導体レーザ素子に異
なる波長で発振させるものではなかった。
ーザ素子に注入する電流、レーザ素子と一体に形成され
た波長制御領域により発振波長を変化させる、あるいは
アレイ型に形成されたレーザの異なる発光領域において
異なる波長て発振させるようにしたものであり、半導体
レーザ素子と独立の素子を用いて半導体レーザ素子に異
なる波長で発振させるものではなかった。
この発明は、半導体レーザ素子と独立の素子を用いて１
つの半導体レーザ素子から２波長以上の光を発振させる
とともに、それぞれの波長で所定の光出力を得ることが
できる多波長発振半導体レーザ部首得ることを目的とす
る。
つの半導体レーザ素子から２波長以上の光を発振させる
とともに、それぞれの波長で所定の光出力を得ることが
できる多波長発振半導体レーザ部首得ることを目的とす
る。
さらに、この発明は、高速て波長変換可能な多波長発振
半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は、第１量子準位から
第ｎ量子準位のｎ個の量子状態か許容される量子井戸あ
るいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射率およ
び後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じるように
非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の第ｎ量子準位よりも低い準位での発振か得
られるような反射率をもつ反射鏡を上記半導体レーザ素
子の前端面近傍あるいは後端面近傍に配置することによ
り発振波長を変える反射鏡駆動手段とを備えたものであ
る。
第ｎ量子準位のｎ個の量子状態か許容される量子井戸あ
るいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射率およ
び後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じるように
非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の第ｎ量子準位よりも低い準位での発振か得
られるような反射率をもつ反射鏡を上記半導体レーザ素
子の前端面近傍あるいは後端面近傍に配置することによ
り発振波長を変える反射鏡駆動手段とを備えたものであ
る。
また、この発明に係る半導体レーザ装置は、第１量子準
位から第ｎ量子準位のｎ個の量子状態が許容される量子
井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射
率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じる
ように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、該
半導体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍に配
置されたキャリア注入あるいは電界印加で屈折率か変化
する物質を用い、該屈折率変化によりその反射率か変化
する反射鏡素子とを備え、上記反射率の変化により半導
体レーザ素子の発振波長を変化させるものである。
位から第ｎ量子準位のｎ個の量子状態が許容される量子
井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射
率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じる
ように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、該
半導体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍に配
置されたキャリア注入あるいは電界印加で屈折率か変化
する物質を用い、該屈折率変化によりその反射率か変化
する反射鏡素子とを備え、上記反射率の変化により半導
体レーザ素子の発振波長を変化させるものである。
この発明においては、ｎ個の量子状態か許容される量子
井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射
率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じる
ように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子の前端
面あるいは後端面近傍に該半導体レーザ素子の第ｎ量子
準位よりも低い準位での発振か得られるような反射率を
もつ反射鏡を配置することにより発振波長を変える構成
としたから、極めて簡単な構成で二辺上の波長で所望の
光出力において発振する半導体レーザ装置を実現できる
。
井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面反射
率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が生じる
ように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子の前端
面あるいは後端面近傍に該半導体レーザ素子の第ｎ量子
準位よりも低い準位での発振か得られるような反射率を
もつ反射鏡を配置することにより発振波長を変える構成
としたから、極めて簡単な構成で二辺上の波長で所望の
光出力において発振する半導体レーザ装置を実現できる
。
また、この発明においては、ｎ個の量子状態が許容され
る量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端
面反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が
生じるように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子
の前端面あるいは後端面近傍にキャリア注入あるいは電
界印加で屈折率が変化する物質を用い、該屈折率変化に
よりその反射率か変化する反射鏡素子を配置し、キャリ
ア注入あるいは電界印加により該反射鏡素子の反射率を
変化させて上記半導体レーザ素子の第ｎ量子準位よりも
低い準位での発振を得る構成としたから、簡単な構成で
二以上の波長で所望の光出力の発振を得ることかでき、
かつこれらの発振を高速にスイッチングすることかでき
る。
る量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端
面反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振が
生じるように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子
の前端面あるいは後端面近傍にキャリア注入あるいは電
界印加で屈折率が変化する物質を用い、該屈折率変化に
よりその反射率か変化する反射鏡素子を配置し、キャリ
ア注入あるいは電界印加により該反射鏡素子の反射率を
変化させて上記半導体レーザ素子の第ｎ量子準位よりも
低い準位での発振を得る構成としたから、簡単な構成で
二以上の波長で所望の光出力の発振を得ることかでき、
かつこれらの発振を高速にスイッチングすることかでき
る。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の第１の実施例による半導体レーザを示
す図であり、図において、ｌは２準位以上の量子状態か
許容される量子井戸（ＱＷ）あるいは多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層を有する半導体レーザ素子、２はＱＷある
いはＭＱＷからなる活性層、３は半導体レーザ素子ｌの
下部電極、４は半導体レーザ素子ｌの上部電極である。
す図であり、図において、ｌは２準位以上の量子状態か
許容される量子井戸（ＱＷ）あるいは多重量子井戸（Ｍ
ＱＷ）活性層を有する半導体レーザ素子、２はＱＷある
いはＭＱＷからなる活性層、３は半導体レーザ素子ｌの
下部電極、４は半導体レーザ素子ｌの上部電極である。
また５は半導体レーザ素子１の前端面に設けられた低反
射率膜あるいは無反射率膜（Ａｌ膜）あるいは所定の反
射率を有する膜てその反射率はＲｆ、６は半導体レーザ
素子１の後端面に設けられた高反射率膜あるいは所定の
反射率を有する膜でその反射率はＲｒである。また反射
率Ｒｍの反射鏡（ミラー）８は半導体レーザ素子１前端
面近傍に設けられる。このミラー８は図示しない駆動機
構により半導体レーザ素子１前端面近傍への配置、非配
置を選択できる。７は電流注入用の金属細線である。
射率膜あるいは無反射率膜（Ａｌ膜）あるいは所定の反
射率を有する膜てその反射率はＲｆ、６は半導体レーザ
素子１の後端面に設けられた高反射率膜あるいは所定の
反射率を有する膜でその反射率はＲｒである。また反射
率Ｒｍの反射鏡（ミラー）８は半導体レーザ素子１前端
面近傍に設けられる。このミラー８は図示しない駆動機
構により半導体レーザ素子１前端面近傍への配置、非配
置を選択できる。７は電流注入用の金属細線である。
なお、第１図では、レーザ素子ｌのレーザ構造を構成す
る活性層２以外の層の表示は省略している。
る活性層２以外の層の表示は省略している。
次に、本第１の実施例による半導体レーザの詳細な説明
を行う。簡単のため、基底準位（ｎ＝１）に対応する波
長での発振と、次の準位（ｎ＝２）に対応する波長での
発振の三波長発振について説明する。ｎ＝ｌ準位とｎ＝
２準位のレーザ発振条件はそれぞれ式＋１）、 （２）
のように表せる。
を行う。簡単のため、基底準位（ｎ＝１）に対応する波
長での発振と、次の準位（ｎ＝２）に対応する波長での
発振の三波長発振について説明する。ｎ＝ｌ準位とｎ＝
２準位のレーザ発振条件はそれぞれ式＋１）、 （２）
のように表せる。
ＺＬ ｈｔ ｈｒここて、ｇ ｔ
ｈｅ 、 ｇ ｔＬは各準位て必要とするしきい値利
得、αＩｌ＋ α１２は各準位の波長に対する半導体
レーザの内部損失、Ｌは半導体レーザの共振器長、Ｒｆ
、Ｒｒはそれぞれ半導体レーザの前面反射率と後面反射
率である。ただし、本来てあればＲｆおよびＲｒは各準
位の波長によって異なるけれども、各波長が近接してい
るので以下等しいとして説明する。
ｈｅ 、 ｇ ｔＬは各準位て必要とするしきい値利
得、αＩｌ＋ α１２は各準位の波長に対する半導体
レーザの内部損失、Ｌは半導体レーザの共振器長、Ｒｆ
、Ｒｒはそれぞれ半導体レーザの前面反射率と後面反射
率である。ただし、本来てあればＲｆおよびＲｒは各準
位の波長によって異なるけれども、各波長が近接してい
るので以下等しいとして説明する。
第２図（ａ）は本実施例の動作を説明するための実験に
用いたプレナースドライブ半導体レーザの構造を示す図
であり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の半導体レーザの
両端面の反射率を変えたときの発振波長の変化を実験的
に確認したものである。第２図（ａ）の半導体レーザに
おいて、活性層は厚さ約１５０人のＡｌＧａＡｓ量子井
戸層とした。同図（ｂｌで確認されたように、前面反射
率と後面反射率の積かある値（同図では約０．０７）を
越えると、ｎ＝１の長波長で発振し、その値未満ではｎ
＝２の短波長で発振する。この値かｎ＝１状態とｎ＝２
状態に対応したしきい値反射率（Ｒｔｈ＋、ｘ）である
。
用いたプレナースドライブ半導体レーザの構造を示す図
であり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の半導体レーザの
両端面の反射率を変えたときの発振波長の変化を実験的
に確認したものである。第２図（ａ）の半導体レーザに
おいて、活性層は厚さ約１５０人のＡｌＧａＡｓ量子井
戸層とした。同図（ｂｌで確認されたように、前面反射
率と後面反射率の積かある値（同図では約０．０７）を
越えると、ｎ＝１の長波長で発振し、その値未満ではｎ
＝２の短波長で発振する。この値かｎ＝１状態とｎ＝２
状態に対応したしきい値反射率（Ｒｔｈ＋、ｘ）である
。
第３図はこの波長変化の原理を説明するための図であり
、同図（ａ）はＲｆ ’ Ｒｒ ＞ＲｔＦｌ＋、ｚの場
合てあり、この場合は注入電流に対してｎ＝１の状態か
先にしきい値利得ｇｔｈ＋に達して、ｒｒ＝１状態で発
振がおこる。一方同図（ｂ）に示すようにＲｆ・Ｒｒ＜
Ｒｔｈ＋、＊の場合は、しき値利得ｇｔｈ＋およびｇｔ
ｈｔか全体的に大きくなり、注入電流を増していったと
き、ｎ＝１状態に対する利得は途中で飽和してしまい、
しきい値利得ｇｔｈ、に到達しない。一方ｎ＝２状態に
対する利得は飽和せず、しきい値利得ｇｔｈ２に達する
ため、レーザはｎ＝２状態で発振することになる。
、同図（ａ）はＲｆ ’ Ｒｒ ＞ＲｔＦｌ＋、ｚの場
合てあり、この場合は注入電流に対してｎ＝１の状態か
先にしきい値利得ｇｔｈ＋に達して、ｒｒ＝１状態で発
振がおこる。一方同図（ｂ）に示すようにＲｆ・Ｒｒ＜
Ｒｔｈ＋、＊の場合は、しき値利得ｇｔｈ＋およびｇｔ
ｈｔか全体的に大きくなり、注入電流を増していったと
き、ｎ＝１状態に対する利得は途中で飽和してしまい、
しきい値利得ｇｔｈ、に到達しない。一方ｎ＝２状態に
対する利得は飽和せず、しきい値利得ｇｔｈ２に達する
ため、レーザはｎ＝２状態で発振することになる。
本実施例はこの原理を用いたものであり、本実施例装置
においては、予め半導体レーザ素子ｌの前端面反射膜５
の反射率Ｒｆと後端面反射膜６の反射率ＲｒがＲｆ−Ｒ
ｒ ＜Ｒｔｈ＋、＊を満足するように設定しており、さ
らに半導体レーザ素子１前端面近傍に反射率Ｒｍのミラ
ー８を設置する。但し、Ｒｍは近似としてＲｍ−Ｒｒ
＞ Ｒｔｈｅ、 ｔを満たすようにする。このようにす
るとミラー８かあるときは、ｎ＝１状態の長波長て発振
し、ミラーかないときはｎ＝２状態の短波長で発振する
。このミラーを高速で動かせば、容易に波長スイッチか
行える。但しＲｆおよびＲｒおよびＲｍは前記の条件を
満足する限り任意に設定できる。
においては、予め半導体レーザ素子ｌの前端面反射膜５
の反射率Ｒｆと後端面反射膜６の反射率ＲｒがＲｆ−Ｒ
ｒ ＜Ｒｔｈ＋、＊を満足するように設定しており、さ
らに半導体レーザ素子１前端面近傍に反射率Ｒｍのミラ
ー８を設置する。但し、Ｒｍは近似としてＲｍ−Ｒｒ
＞ Ｒｔｈｅ、 ｔを満たすようにする。このようにす
るとミラー８かあるときは、ｎ＝１状態の長波長て発振
し、ミラーかないときはｎ＝２状態の短波長で発振する
。このミラーを高速で動かせば、容易に波長スイッチか
行える。但しＲｆおよびＲｒおよびＲｍは前記の条件を
満足する限り任意に設定できる。
第４図は上記第１の実施例の変形例による半導体レーザ
装置を示す図であり、この変形例は三波長以上の異なる
波長で発振するものである。
装置を示す図であり、この変形例は三波長以上の異なる
波長で発振するものである。
本レーザ装置のレーザ素子１ては、ｉ個以上の量子準位
か許容されるものとする。８ａ、８ｂ。
か許容されるものとする。８ａ、８ｂ。
８ｃ、８ｄ−・・はそれぞれ反射率がＲｍＩ−１１Ｒｍ
１−２１ Ｒｍ、、・・・のミラーであり、直線状に連
続して設けられており、容易にスライドが可能な構造に
なっている。ｎ＝ｉ状態とｎ＝１−１状態間、ｎ＝１−
１状態とｎ＝１−２状態間、ｎ＝ｉ〜２とｎ＝１−３状
態間・・・のしきい値反射率をそれぞれＲｔｈ＋−＋、
ｌ、 Ｒｔｈｌ−ｚ、 ＋−＋ 、 Ｒｔｈｌ−３，
１−２・・・とすると、各ミラーの反射率Ｒｍ＋−＋、
Ｒｍ＋−２，Ｒｍ−２・・・はそれぞれ次式を満足する
ように設定する。
１−２１ Ｒｍ、、・・・のミラーであり、直線状に連
続して設けられており、容易にスライドが可能な構造に
なっている。ｎ＝ｉ状態とｎ＝１−１状態間、ｎ＝１−
１状態とｎ＝１−２状態間、ｎ＝ｉ〜２とｎ＝１−３状
態間・・・のしきい値反射率をそれぞれＲｔｈ＋−＋、
ｌ、 Ｒｔｈｌ−ｚ、 ＋−＋ 、 Ｒｔｈｌ−３，
１−２・・・とすると、各ミラーの反射率Ｒｍ＋−＋、
Ｒｍ＋−２，Ｒｍ−２・・・はそれぞれ次式を満足する
ように設定する。
ＲｍＩ−＋ ” Ｒｒ＜ Ｒｔｈｌ−１，１Ｒｔｈ
＋−＋、 ＋ ＜Ｒｍニーｔ ・Ｒｒ＜ ｆ？ｔｈ
＋−２Ｒｔｈ＋−２＋−＋ ＜ＲｍＩ−３” Ｒｒ＜
Ｒｔｈ、−＋ ｔ−ｚ−（３）二のようにすると
、ミラーか存在しないときは、ｎ＝ｉの最高準位で発振
し、以下反射率Ｒｍ＋−＋のミラー８ａ、反射率Ｒｍ
＋ −２のミラー８ｂ、反射率Ｒｍ、−ｓのミラー８Ｃ
・・・をレーザ素子前端面近傍に配置した状態において
はそれぞれｎ＝１−１準位、ｎ＝１−２準位、ｎ＝１−
３準位・・・の発振が得られる。
＋−＋、 ＋ ＜Ｒｍニーｔ ・Ｒｒ＜ ｆ？ｔｈ
＋−２Ｒｔｈ＋−２＋−＋ ＜ＲｍＩ−３” Ｒｒ＜
Ｒｔｈ、−＋ ｔ−ｚ−（３）二のようにすると
、ミラーか存在しないときは、ｎ＝ｉの最高準位で発振
し、以下反射率Ｒｍ＋−＋のミラー８ａ、反射率Ｒｍ
＋ −２のミラー８ｂ、反射率Ｒｍ、−ｓのミラー８Ｃ
・・・をレーザ素子前端面近傍に配置した状態において
はそれぞれｎ＝１−１準位、ｎ＝１−２準位、ｎ＝１−
３準位・・・の発振が得られる。
また、これらのミラーはスライド式になっていて容易に
移動可能なので、ミラーを移動することでｎ＝１準位か
らｎ＝ｉ準位までの発振か容易に得られる。同図ではミ
ラーを直線状に配置してスライドさせているが、ミラー
を円周状に配置して回転させる機構としてもよい。
移動可能なので、ミラーを移動することでｎ＝１準位か
らｎ＝ｉ準位までの発振か容易に得られる。同図ではミ
ラーを直線状に配置してスライドさせているが、ミラー
を円周状に配置して回転させる機構としてもよい。
次に本発明の第２の実施例について説明する。
第５図はこの発明の第２の実施例による半導体レーザ装
置を示す図であり、図において、第１図と同一符号は同
−又は相当部分である。端面を非対称コーティングされ
たレーザ素子ｌの低反射膜５側に、両面に電流を注入し
た状態で無反射あるいは低反射になるように反射防止膜
あるいは低反射膜１０ａ、１０ｂが取りつけられた半導
体９か、レーザ素子ｌの端面に近接して配置される。
置を示す図であり、図において、第１図と同一符号は同
−又は相当部分である。端面を非対称コーティングされ
たレーザ素子ｌの低反射膜５側に、両面に電流を注入し
た状態で無反射あるいは低反射になるように反射防止膜
あるいは低反射膜１０ａ、１０ｂが取りつけられた半導
体９か、レーザ素子ｌの端面に近接して配置される。
半導体９はＰ形あるいはｎ形あるいはアンドープてあり
、該半導体９にはキャリア注入のための電極１１か取り
つけられ、キャリア注入用金属細線１２は電極１１に接
続される。
、該半導体９にはキャリア注入のための電極１１か取り
つけられ、キャリア注入用金属細線１２は電極１１に接
続される。
木筆２の実施例による半導体レーザは、反射率を電気的
に変えるため、半導体１９へのキャリア注入による屈折
率変化を利用したものである。半導体レーザ素子１は、
上記第１の実施例と同様、２準位以上の量子状態が許容
されるＱＷあるいはＭＱＷ活性層を有しており、前面反
射膜５の反射率をＲｆ、後面反射膜６の反射率をＲｒと
したものである。但し、このときＲｆ、 Ｒｒ ＜Ｒｔ
ｈｌ、ｔを満たしている。上述のように半導体９の両面
には、前記半導体９に電流を注入した状態で無反射ある
いは低反射になるようなコーティング膜１０ａ、１０ｂ
が施されている。従って半導体９にキャリアか注入され
たときは、前記半導体レーザ中へ光か戻らないので、ｎ
＝２状態の短波長の発振か得られる。
に変えるため、半導体１９へのキャリア注入による屈折
率変化を利用したものである。半導体レーザ素子１は、
上記第１の実施例と同様、２準位以上の量子状態が許容
されるＱＷあるいはＭＱＷ活性層を有しており、前面反
射膜５の反射率をＲｆ、後面反射膜６の反射率をＲｒと
したものである。但し、このときＲｆ、 Ｒｒ ＜Ｒｔ
ｈｌ、ｔを満たしている。上述のように半導体９の両面
には、前記半導体９に電流を注入した状態で無反射ある
いは低反射になるようなコーティング膜１０ａ、１０ｂ
が施されている。従って半導体９にキャリアか注入され
たときは、前記半導体レーザ中へ光か戻らないので、ｎ
＝２状態の短波長の発振か得られる。
一方前記半導体９に電流を注入しなしいときは、注入し
たときに比べて屈折率か大きくなるので、前記半導体９
からの反射か大きくなり、ｎ＝１状態の長波長の発振が
得られる。
たときに比べて屈折率か大きくなるので、前記半導体９
からの反射か大きくなり、ｎ＝１状態の長波長の発振が
得られる。
幾何光学によると、屈折率ｎ、、の半導体あるいは誘電
体と空気との間に、屈折率かｒ己の物質をλ／４ｒＦＶ
、厚だけ設置すると波長λの光に対して無反射になる。
体と空気との間に、屈折率かｒ己の物質をλ／４ｒＦＶ
、厚だけ設置すると波長λの光に対して無反射になる。
そこで、半導体あるいは誘電体の両側に低反射率膜とし
て屈折率ｎ ｒ （＝Ｆｉ）の材料をλ／４ｎ、厚設
置した第７図（ａ）に示す構造は波長λに関して無反射
膜となる。ただし現実にはｎｒ＝ｒの物質を得ることは
困難であるので、完全なる無反射膜ではなく、無反射に
近い低反射率膜となる。また、この低反射率膜は、第７
図（ｂ）に示すように波長λがｎ＝１の量子準位の波長
からｎ＝２の量子準位の波長に変化した程度（数１０ｎ
ｍ）て反射率か大きく変化するものではない。従ってこ
の構造には、波長選択性はほとんど存在しない。
て屈折率ｎ ｒ （＝Ｆｉ）の材料をλ／４ｎ、厚設
置した第７図（ａ）に示す構造は波長λに関して無反射
膜となる。ただし現実にはｎｒ＝ｒの物質を得ることは
困難であるので、完全なる無反射膜ではなく、無反射に
近い低反射率膜となる。また、この低反射率膜は、第７
図（ｂ）に示すように波長λがｎ＝１の量子準位の波長
からｎ＝２の量子準位の波長に変化した程度（数１０ｎ
ｍ）て反射率か大きく変化するものではない。従ってこ
の構造には、波長選択性はほとんど存在しない。
次に半導体あるいは誘電体にキャリアを注入するかある
いは電界を印加すると、該半導体あるいは誘電体の屈折
率がｎｏからｎ、十Δｎ−に変化する。このときの第７
図（ａ）に示す構造の反射率Ｒは次式で与えられる。
いは電界を印加すると、該半導体あるいは誘電体の屈折
率がｎｏからｎ、十Δｎ−に変化する。このときの第７
図（ａ）に示す構造の反射率Ｒは次式で与えられる。
キャリア注入に対する屈折率変化（Δｎ、／ΔＮ、ΔＮ
＝注入キャリア）は、例えばＡｎＧａＡＳの場合、−４
，ＯＸ １０−” ｃｒｔといわれている。
＝注入キャリア）は、例えばＡｎＧａＡＳの場合、−４
，ＯＸ １０−” ｃｒｔといわれている。
第５図の構造において、半導体層９としてＡＩ！ｘ Ｇ
ａ ＋ −ｘ Ａ ｓ （ｘ ＝Ｏ，ｌ ）を用いた
場合、ｎ。
ａ ＋ −ｘ Ａ ｓ （ｘ ＝Ｏ，ｌ ）を用いた
場合、ｎ。
＝３．５２となる。また注入キャリアをｌＸｌ０”とす
ると、Δｎｍ＝−０，４となる。更に、低反射膜として
屈折率２．２のＺｒｚＯ３を用いると、キャリア注入前
の反射率は２．５％であったものか、キャリア注入後は
４．８％と約２倍程度になる。これは−例であり、材料
、注入キャリア量によりもっと大幅に反射率を変化させ
ることか可能である。
ると、Δｎｍ＝−０，４となる。更に、低反射膜として
屈折率２．２のＺｒｚＯ３を用いると、キャリア注入前
の反射率は２．５％であったものか、キャリア注入後は
４．８％と約２倍程度になる。これは−例であり、材料
、注入キャリア量によりもっと大幅に反射率を変化させ
ることか可能である。
このように本実施例では、低反射膜１０ａ、１０ｂおよ
び半導体９からなるレーザ素子と独立した反射鏡素子を
レーザ素子端面近傍に備え、半導体９に対するキャリア
注入制御により該半導体９の屈折率を変化させて反射鏡
素子の反射率を変化する構成としたから、レーザの反射
損失を制御てき、これにより量子井戸レーザの異なる準
位での発振を可能とできる。また本実施例では波長のス
イッチングをレーザ素子と独立した反射鏡素子に対する
キャリア注入で行なうので極めて高速なスイッチング特
性が得られる。
び半導体９からなるレーザ素子と独立した反射鏡素子を
レーザ素子端面近傍に備え、半導体９に対するキャリア
注入制御により該半導体９の屈折率を変化させて反射鏡
素子の反射率を変化する構成としたから、レーザの反射
損失を制御てき、これにより量子井戸レーザの異なる準
位での発振を可能とできる。また本実施例では波長のス
イッチングをレーザ素子と独立した反射鏡素子に対する
キャリア注入で行なうので極めて高速なスイッチング特
性が得られる。
なお、本実施例ではキャリアを注入した状態で無反射あ
るいは低反射となる反射鏡素子を用いたものについて説
明したが、キャリア注入しない状態で無反射あるいは低
反射となる反射鏡素子を用いても同様も効果が得られる
。
るいは低反射となる反射鏡素子を用いたものについて説
明したが、キャリア注入しない状態で無反射あるいは低
反射となる反射鏡素子を用いても同様も効果が得られる
。
第６図は本発明の第２の実施例の変形例による半導体レ
ーザ装置を示す図であり、本実施例は反射率を変化させ
るのに電気光学効果による屈折率変化を利用したもので
ある。図において、第５図と同一符号は同−又は相当部
分てあり、端面を非対称コーティングされたレーザ素子
１の低反射膜５側に、両面に電界を印加しない状態で無
反射あるいは低反射になるように反射防止膜あるいは低
反射膜３１ａ、３１ｂが取りつけられた電気光学効果を
有する誘電体もしくは半導体３０が、レーザ素子１に近
接して配置される。
ーザ装置を示す図であり、本実施例は反射率を変化させ
るのに電気光学効果による屈折率変化を利用したもので
ある。図において、第５図と同一符号は同−又は相当部
分てあり、端面を非対称コーティングされたレーザ素子
１の低反射膜５側に、両面に電界を印加しない状態で無
反射あるいは低反射になるように反射防止膜あるいは低
反射膜３１ａ、３１ｂが取りつけられた電気光学効果を
有する誘電体もしくは半導体３０が、レーザ素子１に近
接して配置される。
本変形例では、誘電体もしくは半導体３０の屈折率を変
化させるためにキャリアを注入するのではなく、電界印
加による電気光学効果を利用する点において上記第５図
の実施例と異なるか、多波長発振を実現する原理は全く
同じである。即ち、誘電体もしくは半導体３０に電界を
印加しないときは、低反射膜３１ａ、３１ｂおよび誘電
体もしくは半導体３０からなる反射鏡素子は無反射ある
いは低反射であり、従ってレーザはｎ＝２状態て発振す
る。電界を印加すると誘電体あるいは半導体３０の屈折
率が変化して、反射率か大きくなるのて、ｎ＝１状態の
発振か得られる。波長のスイッチングは電界の印加によ
り行なうので、上記第５図の実施例同様、極めて高速な
スイッチング特性か得られる。
化させるためにキャリアを注入するのではなく、電界印
加による電気光学効果を利用する点において上記第５図
の実施例と異なるか、多波長発振を実現する原理は全く
同じである。即ち、誘電体もしくは半導体３０に電界を
印加しないときは、低反射膜３１ａ、３１ｂおよび誘電
体もしくは半導体３０からなる反射鏡素子は無反射ある
いは低反射であり、従ってレーザはｎ＝２状態て発振す
る。電界を印加すると誘電体あるいは半導体３０の屈折
率が変化して、反射率か大きくなるのて、ｎ＝１状態の
発振か得られる。波長のスイッチングは電界の印加によ
り行なうので、上記第５図の実施例同様、極めて高速な
スイッチング特性か得られる。
なお、上記実施例では電界印加しないときに無反射ある
いは低反射になるように膜を形成したか、電界印加した
状態で無反射あるいは低反射としても同様な効果が得ら
れる。
いは低反射になるように膜を形成したか、電界印加した
状態で無反射あるいは低反射としても同様な効果が得ら
れる。
また、前記半導体レーザ素子がｉ （＞２）準位まで許
容されているのであれば、前記誘電体あるいは半導体に
印加する電界の大きさを変えることてｉ準位までの発振
を得ることができる。
容されているのであれば、前記誘電体あるいは半導体に
印加する電界の大きさを変えることてｉ準位までの発振
を得ることができる。
以上のように、この発明によれば、ｎ個の量子状態が許
容される量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しそ
の前端面反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での
発振が生じるように非対称もしくは低くした半導体レー
ザ素子と、該半導体レーザ素子の第ｎ量子準位よりも低
い準位での発振か得られるような反射率をもつ反射鏡を
上記半導体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍
に配置することにより発振波長を変える反射鏡駆動手段
とを備えたから、極めて簡単な構成で二辺上の波長で各
々所望の光出力にて発振する半導体レーザ装置を実現で
きる効果かある。
容される量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しそ
の前端面反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での
発振が生じるように非対称もしくは低くした半導体レー
ザ素子と、該半導体レーザ素子の第ｎ量子準位よりも低
い準位での発振か得られるような反射率をもつ反射鏡を
上記半導体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍
に配置することにより発振波長を変える反射鏡駆動手段
とを備えたから、極めて簡単な構成で二辺上の波長で各
々所望の光出力にて発振する半導体レーザ装置を実現で
きる効果かある。
また、この発明によれば、ｎ個の量子状態か許容される
量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面
反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振か生
じるように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子の
前端面あるいは後端面近傍に、キャリア注入あるいは電
界印加で屈折率が変化する物質を用い、該屈折率変化に
よりその反射率か変化する反射鏡素子を設置し、該反射
鏡素子の反射率の変化により半導体レーザ素子の発振波
長を変化させるようにしたから、簡単な構成で二辺上の
波長で各々所望の光出力の発振を得ることかでき、かつ
これらの発振を高速にスイッチングすることができる効
果がある。
量子井戸あるいは多重量子井戸活性層を有しその前端面
反射率および後端面反射率を第ｎ量子準位での発振か生
じるように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子の
前端面あるいは後端面近傍に、キャリア注入あるいは電
界印加で屈折率が変化する物質を用い、該屈折率変化に
よりその反射率か変化する反射鏡素子を設置し、該反射
鏡素子の反射率の変化により半導体レーザ素子の発振波
長を変化させるようにしたから、簡単な構成で二辺上の
波長で各々所望の光出力の発振を得ることかでき、かつ
これらの発振を高速にスイッチングすることができる効
果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザ装
置の構成を示す斜視図、第２図は本発明の動作原理を説
明するための実験に用いた半導体レーザ装置構造を示す
斜視図及び実験結果を示すグラフ図、第３図はレーザ素
子端面の反射率（端面のミラー損失）を変えたときの各
量子準位における注入電流と利得の関係を示す図、第４
図は本発明の第１の実施例の変形例を示す斜視図、第５
図は本発明の第２の実施例による半導体レーザ装置の構
成を示す斜視図、第６図は本発明の第２の実施例の変形
例を示す斜視図、第７図は本発明の第２の実施例を説明
するための図、第８図、第９図、第１０図、第１１図、
第１２図、第１３図。 及び第１４図は従来の半導体レーザ装置を示す図である
。 １は２準位以上か許容される量子井戸あるいは多重量子
井戸レーザ素子、２は量子井戸あるいは多重量子井戸か
らなる活性層、３は下部電極、４は上部電極、５は低反
射率膜（反射率Ｒ１）、６は高反射率膜（反射率Ｒ，）
、７は電流注入用金属細線、８は反射率Ｒ，のミラー、
９は半導体、１０ａ、１０ｂ、３１ａ、３１ｂは反射防
止膜あるいは低反射膜、１１はキャリア注入のための電
極、１２はキャリア注入用金属細線、３０は電気光学効
果を有する誘電体あるいは半導体、３２は電界印加のた
めの電極、３３は電界印加用金属細線。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
置の構成を示す斜視図、第２図は本発明の動作原理を説
明するための実験に用いた半導体レーザ装置構造を示す
斜視図及び実験結果を示すグラフ図、第３図はレーザ素
子端面の反射率（端面のミラー損失）を変えたときの各
量子準位における注入電流と利得の関係を示す図、第４
図は本発明の第１の実施例の変形例を示す斜視図、第５
図は本発明の第２の実施例による半導体レーザ装置の構
成を示す斜視図、第６図は本発明の第２の実施例の変形
例を示す斜視図、第７図は本発明の第２の実施例を説明
するための図、第８図、第９図、第１０図、第１１図、
第１２図、第１３図。 及び第１４図は従来の半導体レーザ装置を示す図である
。 １は２準位以上か許容される量子井戸あるいは多重量子
井戸レーザ素子、２は量子井戸あるいは多重量子井戸か
らなる活性層、３は下部電極、４は上部電極、５は低反
射率膜（反射率Ｒ１）、６は高反射率膜（反射率Ｒ，）
、７は電流注入用金属細線、８は反射率Ｒ，のミラー、
９は半導体、１０ａ、１０ｂ、３１ａ、３１ｂは反射防
止膜あるいは低反射膜、１１はキャリア注入のための電
極、１２はキャリア注入用金属細線、３０は電気光学効
果を有する誘電体あるいは半導体、３２は電界印加のた
めの電極、３３は電界印加用金属細線。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）第１量子準位から第ｎ量子準位のｎ個の準位（ｎ
＞２）の量子状態が許容される量子井戸構造あるいは多
重量子井戸構造からなる活性層を有し、その前端面反射
率および後端面反射率を、第ｎ量子準位での発振が生じ
るように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、 該半導体レーザ素子の第ｎ量子準位よりも低い準位での
発振が得られるような反射率をもつ反射鏡を、上記半導
体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍に配置す
ることにより発振波長を変える反射鏡駆動手段とを備え
たことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）第１量子準位から第ｎ量子準位のｎ個の準位（ｎ
＞２）の量子状態が許容される量子井戸構造あるいは多
重量子井戸構造からなる活性層を有し、その前端面反射
率および後端面反射率を、第ｎ量子準位での発振が生じ
るように非対称もしくは低くした半導体レーザ素子と、 該半導体レーザ素子の前端面近傍あるいは後端面近傍に
配置した、キャリア注入あるいは電界印加で屈折率が変
化する物質を用い、該屈折率変化によりその反射率が変
化する反射鏡素子とを備え、上記半導体レーザ素子は上
記反射率の変化により、第１〜第ｎの任意の量子準位で
の発振が可能であることを特徴とする半導体レーザ装置
。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228570A JPH04107976A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体レーザ装置 |
| EP94200223A EP0603164B1 (en) | 1990-08-28 | 1991-04-17 | A semiconductor laser device |
| DE69120496T DE69120496T2 (de) | 1990-08-28 | 1991-04-17 | Halbleiterlaser |
| EP91303392A EP0482733B1 (en) | 1990-08-28 | 1991-04-17 | A semiconductor laser device |
| DE69120972T DE69120972T2 (de) | 1990-08-28 | 1991-04-17 | Halbleiterlaser |
| US07/693,318 US5161164A (en) | 1990-08-28 | 1991-04-29 | Semiconductor laser device |
| US07/794,503 US5177749A (en) | 1990-08-28 | 1991-11-19 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228570A JPH04107976A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107976A true JPH04107976A (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=16878434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228570A Pending JPH04107976A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5161164A (ja) |
| EP (2) | EP0482733B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04107976A (ja) |
| DE (2) | DE69120496T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111163A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2008187175A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Samsung Electronics Co Ltd | スペックル低減レーザー及びそれを採用したレーザーディスプレイ装置 |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| US5416583A (en) * | 1993-07-30 | 1995-05-16 | Kearfott Guidance & Navigation Corporation | Quantum well bias mirror for phase modulation in a ring laser gyroscope |
| US5434874A (en) * | 1993-10-08 | 1995-07-18 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for optimizing output characteristics of a tunable external cavity laser |
| US5461637A (en) * | 1994-03-16 | 1995-10-24 | Micracor, Inc. | High brightness, vertical cavity semiconductor lasers |
| JP2004088049A (ja) * | 2002-03-08 | 2004-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| US7662698B2 (en) * | 2006-11-07 | 2010-02-16 | Raytheon Company | Transistor having field plate |
Family Cites Families (14)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59115583A (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| US4589115A (en) * | 1983-09-09 | 1986-05-13 | Xerox Corporation | Wavelength tuning of quantum well heterostructure lasers using an external grating |
| US4680769A (en) * | 1984-11-21 | 1987-07-14 | Bell Communications Research, Inc. | Broadband laser amplifier structure |
| DE3581076D1 (de) * | 1985-03-14 | 1991-02-07 | Max Planck Gesellschaft | Halbleiterlaser-vorrichtungen. |
| DE3617084A1 (de) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Laser mit umschaltbarer emissionswellenlaenge |
| JPS6354794A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS6332986A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 集積化半導体レ−ザ |
| EP0547038B1 (en) * | 1986-07-25 | 1995-09-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
| JPS6332985A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| FI82326C (fi) * | 1986-12-05 | 1991-02-11 | Lasermatic Oy | Laserhuvud. |
| JPS63312688A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ及びその使用方法 |
| JPH01208884A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-08-22 | Nec Corp | 波長可変単一軸モードレーザダイオード |
| EP0361399A3 (en) * | 1988-09-28 | 1990-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Semmiconductor laser array including lasers with reflecting means having different wavelength selection properties |
| US5056098A (en) * | 1990-07-05 | 1991-10-08 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity laser with mirror having controllable reflectivity |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2228570A patent/JPH04107976A/ja active Pending
-
1991
- 1991-04-17 DE DE69120496T patent/DE69120496T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-17 DE DE69120972T patent/DE69120972T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-17 EP EP91303392A patent/EP0482733B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-17 EP EP94200223A patent/EP0603164B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-29 US US07/693,318 patent/US5161164A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-19 US US07/794,503 patent/US5177749A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111163A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP4488559B2 (ja) * | 1999-10-06 | 2010-06-23 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2008187175A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Samsung Electronics Co Ltd | スペックル低減レーザー及びそれを採用したレーザーディスプレイ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69120496D1 (de) | 1996-08-01 |
| EP0482733B1 (en) | 1996-06-26 |
| EP0603164A3 (ja) | 1994-08-03 |
| EP0482733A1 (en) | 1992-04-29 |
| DE69120972T2 (de) | 1996-11-28 |
| US5177749A (en) | 1993-01-05 |
| DE69120972D1 (de) | 1996-08-22 |
| US5161164A (en) | 1992-11-03 |
| EP0603164B1 (en) | 1996-07-17 |
| EP0603164A2 (en) | 1994-06-22 |
| DE69120496T2 (de) | 1997-02-06 |
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