JPH04233291A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH04233291A JPH04233291A JP40877690A JP40877690A JPH04233291A JP H04233291 A JPH04233291 A JP H04233291A JP 40877690 A JP40877690 A JP 40877690A JP 40877690 A JP40877690 A JP 40877690A JP H04233291 A JPH04233291 A JP H04233291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- light
- semiconductor laser
- order diffraction
- optical resonator
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 15
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-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
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光信号処理や光情報処理
に用いるのに適した半導体レーザに関する。近年、光に
より信号処理や情報処理を行うことが注目されている。 光信号処理や光情報処理を実現するためにはレーザの出
射方向を自由に制御できる半導体レーザの実現が望まれ
ている。
に用いるのに適した半導体レーザに関する。近年、光に
より信号処理や情報処理を行うことが注目されている。 光信号処理や光情報処理を実現するためにはレーザの出
射方向を自由に制御できる半導体レーザの実現が望まれ
ている。
【０００２】
【従来の技術】従来、出射方向を自由に制御できる半導
体レーザとして図７に示すものが提案されている（管康
夫、末宗幾夫、山西正道「注入電流量による出力ビーム
の走査−新しい機能素子の提案−」１９８３年応用物理
関係連合講演会予稿集、ｐ１２０）。
体レーザとして図７に示すものが提案されている（管康
夫、末宗幾夫、山西正道「注入電流量による出力ビーム
の走査−新しい機能素子の提案−」１９８３年応用物理
関係連合講演会予稿集、ｐ１２０）。
【０００３】ｎ＋ −ＧａＡｓ基板５０上にｎ−Ｇａ０
．７ Ａｌ０．３ Ａｓクラッド層５１を介してｎ−Ｇ
ａ０．８５Ａｌ０．１５Ａｓガイド層５２が形成されて
いる。ガイド層５２上の右部分にはメサ形状に積層され
たＧａＡｓ活性層５３、ｐ−Ｇａ０．７ Ａｌ０．３
Ａｓクラッド層５４、ｐ＋ −ＧａＡｓキャップ層５５
が形成されている。ガイド層５２表面の左部分には、活
性層５３で発生し、ガイド層５２を伝わってきた光を上
方に出射するためのグレーティング５６が形成されてい
る。キャップ層５５上面にはＡｕ／Ｃｒ電極５７が形成
され、ＧａＡｓ基板５０底面にはＡｕＳｎ電極５８が形
成されている。
．７ Ａｌ０．３ Ａｓクラッド層５１を介してｎ−Ｇ
ａ０．８５Ａｌ０．１５Ａｓガイド層５２が形成されて
いる。ガイド層５２上の右部分にはメサ形状に積層され
たＧａＡｓ活性層５３、ｐ−Ｇａ０．７ Ａｌ０．３
Ａｓクラッド層５４、ｐ＋ −ＧａＡｓキャップ層５５
が形成されている。ガイド層５２表面の左部分には、活
性層５３で発生し、ガイド層５２を伝わってきた光を上
方に出射するためのグレーティング５６が形成されてい
る。キャップ層５５上面にはＡｕ／Ｃｒ電極５７が形成
され、ＧａＡｓ基板５０底面にはＡｕＳｎ電極５８が形
成されている。
【０００４】Ａｕ／Ｃｒ電極５７から電流を注入するこ
とにより活性層５３で光が発生する。活性層５３から発
生した光はガイド層５２を伝わりグレーティング５６に
より上方に出射されるが、その出射角度θは波長に依存
している。活性層５３で発生する光の波長は注入電流に
依存する。したがって、注入電流を変化させればグレー
ティング５６からの光の出射角度θを変更することがで
きる。
とにより活性層５３で光が発生する。活性層５３から発
生した光はガイド層５２を伝わりグレーティング５６に
より上方に出射されるが、その出射角度θは波長に依存
している。活性層５３で発生する光の波長は注入電流に
依存する。したがって、注入電流を変化させればグレー
ティング５６からの光の出射角度θを変更することがで
きる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
半導体レーザでは出射角度の変化範囲が光の波長を変化
できる範囲に限られているため、出射角度を大きく変化
させることができなかった。本発明は光の出射方向を大
きく変化させることができる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。
半導体レーザでは出射角度の変化範囲が光の波長を変化
できる範囲に限られているため、出射角度を大きく変化
させることができなかった。本発明は光の出射方向を大
きく変化させることができる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の原理を図１乃至
図４を用いて説明する。本発明による半導体レーザの構
造を図１に示す。図１（ｂ） に示すように、光の導波
層１０が上部クラッド層１２と下部クラッド層１４によ
り挟まれている。導波層１０の上面には図１（ｃ） に
示すように、中央領域には同心円状の３次以上の高次回
折格子１１Ａが形成され、周辺領域に同心円状の１次回
折格子１１Ｂが形成されている。上部電極１６は高次回
折格子１１Ａ上方の上部クラッド層１２の周辺領域に形
成され、下部電極１８は下部クラッド層１４の下面全面
に形成されている。ドーナッツ形状の上部電極１６は図
１（ａ） に示すように複数個に分割されている。
図４を用いて説明する。本発明による半導体レーザの構
造を図１に示す。図１（ｂ） に示すように、光の導波
層１０が上部クラッド層１２と下部クラッド層１４によ
り挟まれている。導波層１０の上面には図１（ｃ） に
示すように、中央領域には同心円状の３次以上の高次回
折格子１１Ａが形成され、周辺領域に同心円状の１次回
折格子１１Ｂが形成されている。上部電極１６は高次回
折格子１１Ａ上方の上部クラッド層１２の周辺領域に形
成され、下部電極１８は下部クラッド層１４の下面全面
に形成されている。ドーナッツ形状の上部電極１６は図
１（ａ） に示すように複数個に分割されている。
【０００７】回折格子の次数は、光の波長λに対して回
折格子のピッチΛが式２Λ＝ｎλ（ｎは整数）の関係に
あるときのｎのことをいう。すなわち、１次の回折格子
のピッチΛはλ／２であり、３次の回折格子のピッチΛ
は３λ／２である。回折格子の次数ｎが異なると、図２
（ａ） に示すように、光の反射方向が異なる。１次回
折格子の場合、図の右方向から入射した光は反射して右
方向に出射する。２次回折格子の場合、図の右方向から
入射した光は右方向に反射すると共に上下の垂直方向に
も出射する。３次回折格子の場合、図の右方向から入射
した光は右方向に反射すると共に上下の斜め方向にも出
射する。４次回折格子の場合、図の右方向から入射した
光は右方向に反射すると共に、上下の垂直方向、上下の
斜め方向にも出射する。全てのｎ次回折格子において、
反射光の他にそのまま直進する透過光も存在するが説明
を省略した。
折格子のピッチΛが式２Λ＝ｎλ（ｎは整数）の関係に
あるときのｎのことをいう。すなわち、１次の回折格子
のピッチΛはλ／２であり、３次の回折格子のピッチΛ
は３λ／２である。回折格子の次数ｎが異なると、図２
（ａ） に示すように、光の反射方向が異なる。１次回
折格子の場合、図の右方向から入射した光は反射して右
方向に出射する。２次回折格子の場合、図の右方向から
入射した光は右方向に反射すると共に上下の垂直方向に
も出射する。３次回折格子の場合、図の右方向から入射
した光は右方向に反射すると共に上下の斜め方向にも出
射する。４次回折格子の場合、図の右方向から入射した
光は右方向に反射すると共に、上下の垂直方向、上下の
斜め方向にも出射する。全てのｎ次回折格子において、
反射光の他にそのまま直進する透過光も存在するが説明
を省略した。
【０００８】本発明の半導体レーザでは周辺領域の１次
回折格子１１Ｂにより円筒形光共振器を構成する。１次
回折格子１１Ｂにより導波層１０を直径方向に光が往復
して発振し、円筒形の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザ又は分布反射型（ＤＢＲ）半導体レーザとなる。そし
て、図２（ｂ） に示すように中心領域の３次回折格子
１１では発振した光が上下の斜め方向に出射する。
回折格子１１Ｂにより円筒形光共振器を構成する。１次
回折格子１１Ｂにより導波層１０を直径方向に光が往復
して発振し、円筒形の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザ又は分布反射型（ＤＢＲ）半導体レーザとなる。そし
て、図２（ｂ） に示すように中心領域の３次回折格子
１１では発振した光が上下の斜め方向に出射する。
【０００９】本発明の半導体レーザは円筒形光共振器で
あるので、図３に示すように、θ方向に振動の節をもつ
横モードを発生させることが可能である。図３（ａ１）
に示すように横モードの振動の節がない場合は、図３（
ｂ１）に示すように、全ての周方向に均一の強さで光が
出射する。しかし、図３（ａ２）に示すように横モード
の振動の節がひとつの場合は、図３（ｂ２）に示すよう
に、２つの周方向に強い光が出射し、図３（ａ３）に示
すように横モードの振動の節が２つの場合は、図３（ｂ
３）に示すように、４つの周方向に強い光が出射する。 さらに振動の節の数が増えれば、それに応じた周方向に
強い光が出射する。
あるので、図３に示すように、θ方向に振動の節をもつ
横モードを発生させることが可能である。図３（ａ１）
に示すように横モードの振動の節がない場合は、図３（
ｂ１）に示すように、全ての周方向に均一の強さで光が
出射する。しかし、図３（ａ２）に示すように横モード
の振動の節がひとつの場合は、図３（ｂ２）に示すよう
に、２つの周方向に強い光が出射し、図３（ａ３）に示
すように横モードの振動の節が２つの場合は、図３（ｂ
３）に示すように、４つの周方向に強い光が出射する。 さらに振動の節の数が増えれば、それに応じた周方向に
強い光が出射する。
【００１０】本発明では上部電極１６からの注入電流に
より円筒形光共振器に任意のθ方向に節をもつ横モード
を発生させて光の出射方向を制御する。その原理を図４
を用いて説明する。上部電極１６はθ方向に複数個（図
１乃至４では６個）に分割されている。図４（ａ） に
示すように、各上部電極１６ａ〜１６ｆへの注入電流Ｉ
ａ〜Ｉｆを独立に制御して、周方向の電流分布を調節す
るようにすると、注入電流の分布に応じた横モードの節
の方向が決まる。すなわち、図４（ｂ） に示すように
、電流Ｉａ、Ｉｄを他の電流Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｅ、Ｉｆよ
り大きくすると、上部電極１６ａと１６ｄの中間のθ方
向に節をもつ横モードが発生し、上部電極１６ａ、１６
ｄの方向に光が出射する。また、図４（ｃ） に示すよ
うに、電流Ｉｂ、Ｉｅを他の電流Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｄ、Ｉ
ｆより大きくすると、上部電極１６ｂと１６ｅの中間の
θ方向に節をもつ横モードが発生し、上部電極１６ｂ、
１６ｅの方向に光が出射する。したがって、上部電極１
６ａ〜１６ｆへの注入電流Ｉａ〜Ｉｆを調節することに
より光の出射方向が制御される。
より円筒形光共振器に任意のθ方向に節をもつ横モード
を発生させて光の出射方向を制御する。その原理を図４
を用いて説明する。上部電極１６はθ方向に複数個（図
１乃至４では６個）に分割されている。図４（ａ） に
示すように、各上部電極１６ａ〜１６ｆへの注入電流Ｉ
ａ〜Ｉｆを独立に制御して、周方向の電流分布を調節す
るようにすると、注入電流の分布に応じた横モードの節
の方向が決まる。すなわち、図４（ｂ） に示すように
、電流Ｉａ、Ｉｄを他の電流Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｅ、Ｉｆよ
り大きくすると、上部電極１６ａと１６ｄの中間のθ方
向に節をもつ横モードが発生し、上部電極１６ａ、１６
ｄの方向に光が出射する。また、図４（ｃ） に示すよ
うに、電流Ｉｂ、Ｉｅを他の電流Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｄ、Ｉ
ｆより大きくすると、上部電極１６ｂと１６ｅの中間の
θ方向に節をもつ横モードが発生し、上部電極１６ｂ、
１６ｅの方向に光が出射する。したがって、上部電極１
６ａ〜１６ｆへの注入電流Ｉａ〜Ｉｆを調節することに
より光の出射方向が制御される。
【００１１】
【作用】本発明によれば、斜め方向に光を出射する円筒
形光共振器の横モードを変化させることにより光の出射
方向を大きく変化させることができる。
形光共振器の横モードを変化させることにより光の出射
方向を大きく変化させることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の第１の実施例による半導体レーザを
図５を用いて説明する。ｎ−ＩｎＰ基板２０表面には同
心円状の回折格子が形成されている。中央領域には３次
の回折格子２１Ａが形成され、周辺領域には１次の回折
格子２１Ｂが形成されている。これら回折格子２１Ａ、
２１Ｂの半径については後述する。ｎ−ＩｎＰ基板２０
上に吸収波長端１．３μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰからな
る約０．１５μｍ厚の導波路層２２が形成されている。 導波路層２２上にはｎ−ＩｎＰからなる約０．１５μｍ
厚のスペーサ層２４が形成され、このスペーサ層２４上
の周辺領域に吸収波長端１．５５μｍのｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰからなる約０．１５μｍ厚の活性層２６が形成され
ている。これらスペーサ層２４と活性層２６上にはｐ−
ＩｎＰからなる約０．３μｍ厚のクラッド層２８とｐ＋
−ＩｎＧａＡｓＰからなる約０．２μｍ厚のキャップ
層３０が形成されている。
図５を用いて説明する。ｎ−ＩｎＰ基板２０表面には同
心円状の回折格子が形成されている。中央領域には３次
の回折格子２１Ａが形成され、周辺領域には１次の回折
格子２１Ｂが形成されている。これら回折格子２１Ａ、
２１Ｂの半径については後述する。ｎ−ＩｎＰ基板２０
上に吸収波長端１．３μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰからな
る約０．１５μｍ厚の導波路層２２が形成されている。 導波路層２２上にはｎ−ＩｎＰからなる約０．１５μｍ
厚のスペーサ層２４が形成され、このスペーサ層２４上
の周辺領域に吸収波長端１．５５μｍのｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰからなる約０．１５μｍ厚の活性層２６が形成され
ている。これらスペーサ層２４と活性層２６上にはｐ−
ＩｎＰからなる約０．３μｍ厚のクラッド層２８とｐ＋
−ＩｎＧａＡｓＰからなる約０．２μｍ厚のキャップ
層３０が形成されている。
【００１３】キャップ層３０上の周辺領域にはＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕからなるｐ側電極３２が６個に分割されて形成
され、キャップ層３０上のそれ以外の領域にはシリコン
酸化膜３４が形成されている。このシリコン酸化膜３４
は無反射膜となるような厚さにすることが望ましい。ｐ
側電極３２の形状は、例えば、内径が１００μｍ、外形
が３００μｍで、各ｐ側電極３２ａ〜３２ｆの分離間隔
を２０μｍとすることが望ましい。また、ｎ−ＩｎＰ基
板２０下面にはＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極３６が
全面に亘って形成されている。
ｔ／Ａｕからなるｐ側電極３２が６個に分割されて形成
され、キャップ層３０上のそれ以外の領域にはシリコン
酸化膜３４が形成されている。このシリコン酸化膜３４
は無反射膜となるような厚さにすることが望ましい。ｐ
側電極３２の形状は、例えば、内径が１００μｍ、外形
が３００μｍで、各ｐ側電極３２ａ〜３２ｆの分離間隔
を２０μｍとすることが望ましい。また、ｎ−ＩｎＰ基
板２０下面にはＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極３６が
全面に亘って形成されている。
【００１４】ｎ−ＩｎＰ基板２０表面に形成される回折
格子について説明する。中央領域に形成される３次の回
折格子２１Ａは、円筒のθ方向に節がひとつある横モー
ドを発生させるように作る。すなわち、１次の第１種ベ
ッセル関数Ｊ１（Ｘ）を用いて、Ｘａ，ｉ とＸｂ，ｉ
を次式のように定める。 Ｊ１（Ｘａ，ｉ ）＝０ ｉ＝１，
２，３，…ｄＪ１（Ｘｂ，ｉ ）／ｄＸ＝０ ｉ＝１
，２，３，…このＸａ，ｉとＸｂ，ｉを用いて、中心か
らｍ番目の回折格子の半径Ｒｍを次式のように定める。
格子について説明する。中央領域に形成される３次の回
折格子２１Ａは、円筒のθ方向に節がひとつある横モー
ドを発生させるように作る。すなわち、１次の第１種ベ
ッセル関数Ｊ１（Ｘ）を用いて、Ｘａ，ｉ とＸｂ，ｉ
を次式のように定める。 Ｊ１（Ｘａ，ｉ ）＝０ ｉ＝１，
２，３，…ｄＪ１（Ｘｂ，ｉ ）／ｄＸ＝０ ｉ＝１
，２，３，…このＸａ，ｉとＸｂ，ｉを用いて、中心か
らｍ番目の回折格子の半径Ｒｍを次式のように定める。
【００１５】
Ｒ２ｎ−１＝Ｘａ，３ｎ−１／ｎｅｑ・ｋ０ Ｒ２ｎ＝
Ｘｂ，３ｎ／ｎｅｑ・ｋ０ 但し、ｎｅｑは導波路層２２の等価屈折率であり、ｋ０
＝２π／λ０ （λ０ は真空中の光の波長）である
。周辺領域に形成される１次の回折格子２１Ｂの半径Ｒ
ｉを次式Ｒｉ＋１−Ｒｉ＝１．５５／２・ｎｅｑ＝０．
２３５μｍが成立するように定める。
Ｘｂ，３ｎ／ｎｅｑ・ｋ０ 但し、ｎｅｑは導波路層２２の等価屈折率であり、ｋ０
＝２π／λ０ （λ０ は真空中の光の波長）である
。周辺領域に形成される１次の回折格子２１Ｂの半径Ｒ
ｉを次式Ｒｉ＋１−Ｒｉ＝１．５５／２・ｎｅｑ＝０．
２３５μｍが成立するように定める。
【００１６】次に本実施例による半導体レーザの製造方
法について説明する。まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面に
電子ビーム露光法を用いたリソグラフィ技術により、周
辺領域に同心円状の１次の回折格子２１Ｂと中央領域に
同心円状の３次の回折格子２１Ａを形成する。次に、ｎ
−ＩｎＰ基板２０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる導
波路層２２、ｎ−ＩｎＰからなるスペーサ層２４、ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２６をエピタキシャル成
長する。フォトリソグラフィ技術により活性層２６を選
択メサエッチングして周辺領域のみ残す。
法について説明する。まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面に
電子ビーム露光法を用いたリソグラフィ技術により、周
辺領域に同心円状の１次の回折格子２１Ｂと中央領域に
同心円状の３次の回折格子２１Ａを形成する。次に、ｎ
−ＩｎＰ基板２０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰからなる導
波路層２２、ｎ−ＩｎＰからなるスペーサ層２４、ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２６をエピタキシャル成
長する。フォトリソグラフィ技術により活性層２６を選
択メサエッチングして周辺領域のみ残す。
【００１７】次に、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層２８
、ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層３０を全
面にエピタキシャル成長する。次に、シリコン酸化膜３
４を形成し、ｐ側電極の形成予定領域のシリコン酸化膜
３４を除去する。続いて、シリコン酸化膜３４が除去さ
れてキャップ層３０が露出した領域にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｐ側電極３２ａ〜３２ｆを形成する。
、ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層３０を全
面にエピタキシャル成長する。次に、シリコン酸化膜３
４を形成し、ｐ側電極の形成予定領域のシリコン酸化膜
３４を除去する。続いて、シリコン酸化膜３４が除去さ
れてキャップ層３０が露出した領域にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｐ側電極３２ａ〜３２ｆを形成する。
【００１８】次に、ｎ−ＩｎＰ基板２０下面にＡｕＧｅ
／Ａｕからなるｎ側電極３６を全面に亘って形成する。 このように第１の実施例によれば、周辺領域に形成され
た同心円形状の１次回折格子により円筒形光反射器を形
成し、中央領域に斜め方向に光を出射するために同心円
形状の３次回折格子を形成し、周辺領域上に分割された
ｐ側電極を形成したので、ｐ側電極からの注入電流を制
御することにより光の出射方向を自由に変えることがで
きる。
／Ａｕからなるｎ側電極３６を全面に亘って形成する。 このように第１の実施例によれば、周辺領域に形成され
た同心円形状の１次回折格子により円筒形光反射器を形
成し、中央領域に斜め方向に光を出射するために同心円
形状の３次回折格子を形成し、周辺領域上に分割された
ｐ側電極を形成したので、ｐ側電極からの注入電流を制
御することにより光の出射方向を自由に変えることがで
きる。
【００１９】本発明の第２の実施例による半導体レーザ
を図６を用いて説明する。第１の実施例と同一の構成要
素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする。 本実施例では１次の回折格子の代わりに光反射膜を形成
して円筒形光共振器を構成した点に特徴がある。すなわ
ち、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面の中央領域のみに３次の回
折格子２１Ａを形成し、周辺領域には光を反射するため
の１次の回折格子を形成していない。ｐ−ＩｎＰ基板２
０上方が円筒形状になるようにエッチングし、円筒形周
囲にもシリコン酸化膜３４を形成する。ｐ側電極３２の
外縁部分でクラッド層２８にまで達する電流狭窄部３８
が形成されている。円筒形周囲のシリコン酸化膜３４上
にはＡｕからなる金属膜４０が形成され、円筒形光反射
器を構成している。
を図６を用いて説明する。第１の実施例と同一の構成要
素には同一の符号を付して説明を省略又は簡略にする。 本実施例では１次の回折格子の代わりに光反射膜を形成
して円筒形光共振器を構成した点に特徴がある。すなわ
ち、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面の中央領域のみに３次の回
折格子２１Ａを形成し、周辺領域には光を反射するため
の１次の回折格子を形成していない。ｐ−ＩｎＰ基板２
０上方が円筒形状になるようにエッチングし、円筒形周
囲にもシリコン酸化膜３４を形成する。ｐ側電極３２の
外縁部分でクラッド層２８にまで達する電流狭窄部３８
が形成されている。円筒形周囲のシリコン酸化膜３４上
にはＡｕからなる金属膜４０が形成され、円筒形光反射
器を構成している。
【００２０】次に、本実施例による半導体レーザの製造
方法について説明する。まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面
に電子ビーム露光法を用いたリソグラフィ技術により中
央領域に同心円状の３次の回折格子２１Ａを形成する。 次に、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰか
らなる導波路層２２、ｎ−ＩｎＰからなるスペーサ層２
４、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２６をエピタキ
シャル成長する。活性層２６を選択メサエッチングによ
り周辺領域のみ残す。
方法について説明する。まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０表面
に電子ビーム露光法を用いたリソグラフィ技術により中
央領域に同心円状の３次の回折格子２１Ａを形成する。 次に、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰか
らなる導波路層２２、ｎ−ＩｎＰからなるスペーサ層２
４、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２６をエピタキ
シャル成長する。活性層２６を選択メサエッチングによ
り周辺領域のみ残す。
【００２１】次に、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層２８
、ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層３０を全
面にエピタキシャル成長する。次に、周辺領域の外縁部
分に選択的にシリコンをイオン注入して電流狭窄部３８
を形成する。次に、全体を鏡面エッチング（イオンビー
ムエッチング）してｎ−ＩｎＰ基板２０の上部まで達す
る円筒形状の凸部を形成する。
、ｐ＋ −ＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層３０を全
面にエピタキシャル成長する。次に、周辺領域の外縁部
分に選択的にシリコンをイオン注入して電流狭窄部３８
を形成する。次に、全体を鏡面エッチング（イオンビー
ムエッチング）してｎ−ＩｎＰ基板２０の上部まで達す
る円筒形状の凸部を形成する。
【００２２】次に、円筒形状の凸部上面及び側面にシリ
コン酸化膜３４を形成し、続いて、円筒形状の凸部の側
面のシリコン酸化膜３４上に金属膜４０を形成する。次
に、ｐ側電極の形成予定領域のシリコン酸化膜３４を除
去する。続いて、シリコン酸化膜３４が除去された領域
にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極３２ａ〜３２ｆを
形成する。
コン酸化膜３４を形成し、続いて、円筒形状の凸部の側
面のシリコン酸化膜３４上に金属膜４０を形成する。次
に、ｐ側電極の形成予定領域のシリコン酸化膜３４を除
去する。続いて、シリコン酸化膜３４が除去された領域
にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極３２ａ〜３２ｆを
形成する。
【００２３】次に、ｎ−ＩｎＰ基板２０下面にＡｕＧｅ
／Ａｕからなるｎ側電極３６を全面に亘って形成する。 このように第２の実施例によれば、円筒形状の凸部の側
面に形成された金属膜により円筒形光反射器を形成し、
中央領域に斜め方向に光を出射するために同心円形状の
３次回折格子を形成し、周辺領域上に分割されたｐ側電
極を形成したので、ｐ側電極からの注入電流を制御する
ことにより光の出射方向を自由に変えることができる。
／Ａｕからなるｎ側電極３６を全面に亘って形成する。 このように第２の実施例によれば、円筒形状の凸部の側
面に形成された金属膜により円筒形光反射器を形成し、
中央領域に斜め方向に光を出射するために同心円形状の
３次回折格子を形成し、周辺領域上に分割されたｐ側電
極を形成したので、ｐ側電極からの注入電流を制御する
ことにより光の出射方向を自由に変えることができる。
【００２４】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記実施例では円筒形光共振器に
横モードを発生させるためにドーナッツ形状の電極を６
個に分割したが、２個以上の複数個に分割してもよい。 また、上記実施例では円筒形光共振器に１次の横モード
を発生させて光を斜め上下方向に出射させたが、２次以
上の高次の横モードを発生させて光を斜め上下方向に出
射させてもよい。
可能である。例えば、上記実施例では円筒形光共振器に
横モードを発生させるためにドーナッツ形状の電極を６
個に分割したが、２個以上の複数個に分割してもよい。 また、上記実施例では円筒形光共振器に１次の横モード
を発生させて光を斜め上下方向に出射させたが、２次以
上の高次の横モードを発生させて光を斜め上下方向に出
射させてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、斜め方向
に光を出射する筒形光共振器の横モードの方向を変化さ
せることにより光の出射方向を大きく変化させることが
できる。
に光を出射する筒形光共振器の横モードの方向を変化さ
せることにより光の出射方向を大きく変化させることが
できる。
【図１】本発明による半導体レーザの構造を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明による半導体レーザの原理を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による半導体レーザの原理を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明による半導体レーザの原理を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の第１の実施例による半導体レーザの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例による半導体レーザの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図７】従来の半導体レーザの構造を示す図である。
１０…導波層
１１Ａ…高次回折格子
１１Ｂ…１次回折格子
１２…上部クラッド層
１４…下部クラッド層
１６、１６ａ〜１６ｆ…上部電極
１８…下部電極
２０…ｎ−ＩｎＰ基板
２１Ａ…３次の回折格子
２１Ｂ…１次の回折格子
２２…導波路層
２４…スペーサ層
２６…活性層
２８…クラッド層
３０…キャップ層
３２、３２ａ〜３２ｆ…ｐ側電極
３４…シリコン酸化膜
３６…ｎ側電極
３８…電流狭窄部
４０…金属膜
５０…ｎ＋ −ＧａＡｓ基板
５１…ｎ−Ｇａ０．７ Ａｌ０．３ Ａｓクラッド層５
２…ｎ−Ｇａ０．８５Ａｌ０．１５Ａｓガイド層５３…
ＧａＡｓ活性層 ５４…ｐ−Ｇａ０．７ Ａｌ０．３ Ａｓクラッド層５
５…ｐ＋ −ＧａＡｓキャップ層 ５６…グレーティング ５７…Ａｕ／Ｃｒ電極 ５８…ＡｕＳｎ電極
２…ｎ−Ｇａ０．８５Ａｌ０．１５Ａｓガイド層５３…
ＧａＡｓ活性層 ５４…ｐ−Ｇａ０．７ Ａｌ０．３ Ａｓクラッド層５
５…ｐ＋ −ＧａＡｓキャップ層 ５６…グレーティング ５７…Ａｕ／Ｃｒ電極 ５８…ＡｕＳｎ電極
Claims (4)
- 【請求項１】 筒状の光反射部を有する筒形光共振器
と、前記筒形光共振器の内部で共振する光を、光共振方
向に対して斜め方向に出射させる同心円状の３次以上の
高次回折格子と、前記筒形光共振器に１次以上の横モー
ドを任意の方向で発生させる横モード発生手段とを備え
、前記横モード発生手段により発生する横モードの方向
に応じた方向で、前記高次回折格子から光を出射するこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザにおいて
、前記筒形光共振器の光反射部は、前記高次回折格子の
外側に同心円状に形成された一次回折格子であることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体レーザにおいて
、前記筒形光共振器の光反射部は、前記高次回折格子の
周囲に形成された反射鏡であることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の半
導体レーザにおいて、前記横モード発生手段は、前記高
次回折格子の周囲における周方向の利得を変化させるよ
うな電流を注入する電極であることを特徴とする半導体
レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40877690A JPH04233291A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40877690A JPH04233291A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233291A true JPH04233291A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18518189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40877690A Withdrawn JPH04233291A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04233291A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5561683A (en) * | 1994-01-27 | 1996-10-01 | Kwon; O'dae | Circular grating surface emitting laser diode |
| US5602863A (en) * | 1993-07-20 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system |
| EP0852834B1 (en) * | 1995-09-29 | 1999-03-31 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Optically resonant structure |
| WO2005071808A1 (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Nec Corporation | 面発光レーザ |
| KR100891490B1 (ko) * | 2007-09-03 | 2009-04-06 | 전남대학교산학협력단 | 링형 레이저 다이오드 |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP40877690A patent/JPH04233291A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5602863A (en) * | 1993-07-20 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Surface-emitting laser diode array and driving method thereof, photodetector, photodetector array, optical interconnection system, and multiwavelength optical communication system |
| US5561683A (en) * | 1994-01-27 | 1996-10-01 | Kwon; O'dae | Circular grating surface emitting laser diode |
| EP0852834B1 (en) * | 1995-09-29 | 1999-03-31 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Optically resonant structure |
| WO2005071808A1 (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Nec Corporation | 面発光レーザ |
| KR100891490B1 (ko) * | 2007-09-03 | 2009-04-06 | 전남대학교산학협력단 | 링형 레이저 다이오드 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3226364B1 (en) | Surface-emitting semiconductor laser | |
| JP2692913B2 (ja) | グレーティング結合型表面発光レーザ素子およびその変調方法 | |
| US6061381A (en) | Optically resonant structure | |
| US20060245464A1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser device | |
| US5448581A (en) | Circular grating lasers | |
| KR20080024910A (ko) | 수직 단면 발광 레이저 및 그 제조 방법 | |
| KR100860696B1 (ko) | 수직 공진형 표면 방출 레이저 | |
| WO2012121083A1 (ja) | 端面発光型半導体レーザ素子 | |
| CA2473396C (en) | High coherent power, two-dimensional surface-emitting semiconductor diode array laser | |
| JPH04233291A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2005039102A (ja) | 面発光レーザ | |
| JP2023024359A (ja) | Ｖｃｓｅｌ用反射器 | |
| JPH07131120A (ja) | 光機能素子及びその駆動方法 | |
| JPH03257888A (ja) | 面発光半導体レーザ | |
| JP2005222968A (ja) | 面発光レーザ、この面発光レーザを用いた波長可変面発光レーザ装置および面発光レーザの発振波長制御方法 | |
| JPH0745907A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| JPH11307874A (ja) | 光アイソレータ、分布帰還型レーザ及び光集積素子 | |
| JPH0122753B2 (ja) | ||
| JPH08213709A (ja) | 光部品及びその駆動方法 | |
| JPH06152047A (ja) | 面発光型半導体レーザ装置 | |
| JP3412004B2 (ja) | 半導体レーザの発振方法及び半導体レーザ | |
| JPS63241978A (ja) | 分布帰還型半導体レ−ザ | |
| JPS63305581A (ja) | 発振波長可変型半導体レ−ザ装置 | |
| JP2903322B2 (ja) | 半導体集積レーザ | |
| JPH01175277A (ja) | 半導体発光装置及び光変調方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |