JPH04287389A - 集積型半導体レーザ素子 - Google Patents
集積型半導体レーザ素子Info
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- JPH04287389A JPH04287389A JP7701691A JP7701691A JPH04287389A JP H04287389 A JPH04287389 A JP H04287389A JP 7701691 A JP7701691 A JP 7701691A JP 7701691 A JP7701691 A JP 7701691A JP H04287389 A JPH04287389 A JP H04287389A
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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】本発明は光情報処理、光計測等に
有用な緑青色レーザ光源に関し、特に緑青色帯の光を発
生する集積型半導体レーザ素子に関する。
有用な緑青色レーザ光源に関し、特に緑青色帯の光を発
生する集積型半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】緑青色レーザ光源は、光計測に広く用い
られているが、光計測以外の分野でも光ディスク用の光
源として高密度化が可能となるので、近年その需要が高
まっている。光ディスクに応用する場合には小型化が必
須であるが、小型であってしかも高い効率で発振する半
導体レーザでは、現在のところ緑青色発振が得られてい
ない。そこでＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レーザから
の０．８μｍ帯の発振光を非線形光学素子に入力し、緑
青色の第２高調波（ＳＨＧ）を得る研究が活発となって
いる。図５は、従来の第２高調波を利用した緑青色レー
ザの構成例である（電子通信技術研究報告 ＯＱＥ９
０−２３）。半導体レーザ１４からの０．８１μｍの発
振光は、結合光学系１５を経て、共振器内に設置したＮ
ｄ：ＹＡＧロッド１６に入力される。励起光により反転
分布状態となったＮｄ：ＹＡＧは、１．０６４μｍの発
振光を出射するが非線形光学素子のＫＴＰ１７が同じ共
振器内に設置してあるため、第２高調波である０．５３
２μｍの緑色レーザ光が出力反射鏡１８から出射される
。ＳＨＧの変換効率は入射光密度に比例するが、図５の
構成例ではＫＴＰ１７が共振器内に設置されているから
、共振器内の高い光密度を利用でき、高い効率で緑色Ｓ
ＨＧ発光が得られる。
られているが、光計測以外の分野でも光ディスク用の光
源として高密度化が可能となるので、近年その需要が高
まっている。光ディスクに応用する場合には小型化が必
須であるが、小型であってしかも高い効率で発振する半
導体レーザでは、現在のところ緑青色発振が得られてい
ない。そこでＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レーザから
の０．８μｍ帯の発振光を非線形光学素子に入力し、緑
青色の第２高調波（ＳＨＧ）を得る研究が活発となって
いる。図５は、従来の第２高調波を利用した緑青色レー
ザの構成例である（電子通信技術研究報告 ＯＱＥ９
０−２３）。半導体レーザ１４からの０．８１μｍの発
振光は、結合光学系１５を経て、共振器内に設置したＮ
ｄ：ＹＡＧロッド１６に入力される。励起光により反転
分布状態となったＮｄ：ＹＡＧは、１．０６４μｍの発
振光を出射するが非線形光学素子のＫＴＰ１７が同じ共
振器内に設置してあるため、第２高調波である０．５３
２μｍの緑色レーザ光が出力反射鏡１８から出射される
。ＳＨＧの変換効率は入射光密度に比例するが、図５の
構成例ではＫＴＰ１７が共振器内に設置されているから
、共振器内の高い光密度を利用でき、高い効率で緑色Ｓ
ＨＧ発光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術では、共振器を構成するミラーだけでなく励起用半導
体レーザ１４の発振光をＮｄ：ＹＡＧロッド１６に導く
結合光学系１５が必要となるから、装置の小型化には限
界がある。さらに図５の構成では、半導体レーザ１４を
励起源としてＮｄ：ＹＡＧレーザを発振させ、その発振
光からＳＨＧ光を取り出すという、二段階のプロセスを
経ている。従って入力電力に対して得られるＳＨＧ出力
が小さく、低消費電力化が困難である。加えてこの方法
では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの緩和時間が長いので光ディ
スクの書き込みで必要な〜ＭＨｚ以上の高速変調が不可
能である。こうした小型化、低消費電力化及び高速変調
が従来の技術の課題であった。
術では、共振器を構成するミラーだけでなく励起用半導
体レーザ１４の発振光をＮｄ：ＹＡＧロッド１６に導く
結合光学系１５が必要となるから、装置の小型化には限
界がある。さらに図５の構成では、半導体レーザ１４を
励起源としてＮｄ：ＹＡＧレーザを発振させ、その発振
光からＳＨＧ光を取り出すという、二段階のプロセスを
経ている。従って入力電力に対して得られるＳＨＧ出力
が小さく、低消費電力化が困難である。加えてこの方法
では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの緩和時間が長いので光ディ
スクの書き込みで必要な〜ＭＨｚ以上の高速変調が不可
能である。こうした小型化、低消費電力化及び高速変調
が従来の技術の課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段には三つあり、その第１は、
互いに光学的に結合した発光部と波長変換部との二領域
をＧａＡｓ基板上に構成してなる集積素子において、前
記発光部には、発振波長λのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓま
たはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ型半導体
レーザが形成されており、前記波長変換部には、ＺｎＳ
ｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成されるスラブ型光導波層が
形成されており、前記発光部の端面には波長λに対して
高反射率の誘電体多層膜が形成されており、前記波長変
換部の端面には波長λに対するよりも波長λ／２に対し
て低い反射率を示す誘電体多層膜がそれぞれ形成されて
いることを特徴とする。
めに本発明が提供する手段には三つあり、その第１は、
互いに光学的に結合した発光部と波長変換部との二領域
をＧａＡｓ基板上に構成してなる集積素子において、前
記発光部には、発振波長λのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓま
たはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ型半導体
レーザが形成されており、前記波長変換部には、ＺｎＳ
ｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成されるスラブ型光導波層が
形成されており、前記発光部の端面には波長λに対して
高反射率の誘電体多層膜が形成されており、前記波長変
換部の端面には波長λに対するよりも波長λ／２に対し
て低い反射率を示す誘電体多層膜がそれぞれ形成されて
いることを特徴とする。
【０００５】本発明が提供する第２の手段は、互いに光
学的に結合した発光部と波長変換部との二領域をＧａＡ
ｓ基板上に構成してなる集積素子において、前記発光部
には、発振波長λのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓまたはＩｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ分布反射型（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザが形成されており、前記波長変換部に
は、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成されるスラブ型
光導波層が形成されており、発光部の端面には、波長λ
に対して高反射率の誘電体多層膜が形成されており、前
記波長変換部の端面には、波長λに対するよりも波長λ
／２に対して低い反射率を示す誘電体多層膜が形成され
ていることを特徴とする。
学的に結合した発光部と波長変換部との二領域をＧａＡ
ｓ基板上に構成してなる集積素子において、前記発光部
には、発振波長λのＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓまたはＩｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ分布反射型（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザが形成されており、前記波長変換部に
は、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成されるスラブ型
光導波層が形成されており、発光部の端面には、波長λ
に対して高反射率の誘電体多層膜が形成されており、前
記波長変換部の端面には、波長λに対するよりも波長λ
／２に対して低い反射率を示す誘電体多層膜が形成され
ていることを特徴とする。
【０００６】本発明が提供する第３の手段は、前記一つ
目または二つ目の構造において、前記発光部と波長変換
部との結合部の近傍における前記波長変換部に周期（２
ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：波長変換部の
等価屈折率の、ｍ：正の整数）のグレーティングが形成
されていることを特徴とする。
目または二つ目の構造において、前記発光部と波長変換
部との結合部の近傍における前記波長変換部に周期（２
ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：波長変換部の
等価屈折率の、ｍ：正の整数）のグレーティングが形成
されていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の第１の構造では、ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３で発生した発振光は直接
結合したＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６を経由し
て、両端面に反射鏡として形成されている誘電体膜１１
，１２の間で共振する。ＺｎＳｅ，ＺｎＳは尖亜鉛鉱型
の結晶構造であるから〜２００＊１０−９ｅｓｕの高い
非線形光学定数を持ち、かつワイドギャップの半導体で
あるから０．４μｍ以上の光に対して透明である。従っ
て光導波層６において、〜０．８μｍの発振光の第二高
調波を効率よく発生することができる。この構造では、
両端面に誘電体膜１１，１２で形成された高反射ミラー
でなる共振器の内部に非線形光学媒体が設置されており
、加えてこの非線形光学媒体には二次元的な光閉じ込め
を可能とする光導波路が形成されているので高い光密度
を容易に実現することができる。第二高調波の変換効率
は光密度に比例するので、高光密度は高効率変換をもた
らす。この際両領域結合部近傍に、発振波長λに対して
周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：波長
変換部の等価屈折率、ｍ：正の整数）の結合グレーティ
ング７を形成することにより、発振光はこの部分を透過
できるが、第二高調波は透過できないようにすることが
できる。従って波長変換部で発生した高調波は、発光部
に入射して吸収されることなく、透過特性をもつ出力側
誘電体膜１１から効率よく取り出すことができる。
Ａｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３で発生した発振光は直接
結合したＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６を経由し
て、両端面に反射鏡として形成されている誘電体膜１１
，１２の間で共振する。ＺｎＳｅ，ＺｎＳは尖亜鉛鉱型
の結晶構造であるから〜２００＊１０−９ｅｓｕの高い
非線形光学定数を持ち、かつワイドギャップの半導体で
あるから０．４μｍ以上の光に対して透明である。従っ
て光導波層６において、〜０．８μｍの発振光の第二高
調波を効率よく発生することができる。この構造では、
両端面に誘電体膜１１，１２で形成された高反射ミラー
でなる共振器の内部に非線形光学媒体が設置されており
、加えてこの非線形光学媒体には二次元的な光閉じ込め
を可能とする光導波路が形成されているので高い光密度
を容易に実現することができる。第二高調波の変換効率
は光密度に比例するので、高光密度は高効率変換をもた
らす。この際両領域結合部近傍に、発振波長λに対して
周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：波長
変換部の等価屈折率、ｍ：正の整数）の結合グレーティ
ング７を形成することにより、発振光はこの部分を透過
できるが、第二高調波は透過できないようにすることが
できる。従って波長変換部で発生した高調波は、発光部
に入射して吸収されることなく、透過特性をもつ出力側
誘電体膜１１から効率よく取り出すことができる。
【０００８】本発明の第２の構造ではＤＢＲグレーティ
ング１３を設けることができる。この構造では、ＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３で発生した
光は、誘電体膜１２とＤＢＲグレーティング１３の間で
共振する。発振光は直接結合で非線形光学媒体であるＺ
ｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６に導かれる。しかし
出力側誘電体膜１１も発振光に対して高反射となってい
るから、発振光はＤＢＲグレーティング１３と誘電体膜
１１の間で再び共振する。この際に発振光は、ＤＢＲグ
レーティング１３のブラッグ波長によって決定されるか
ら、ＤＢＲグレーティング１３で選択された発振光は波
長変換部でも必ず共振する。加えてこの構造でも、二次
元的な光閉じ込めを可能とする光導波路が形成されてい
るので、高効率変換に有利な高い光密度を容易に実現す
ることができる。
ング１３を設けることができる。この構造では、ＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３で発生した
光は、誘電体膜１２とＤＢＲグレーティング１３の間で
共振する。発振光は直接結合で非線形光学媒体であるＺ
ｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６に導かれる。しかし
出力側誘電体膜１１も発振光に対して高反射となってい
るから、発振光はＤＢＲグレーティング１３と誘電体膜
１１の間で再び共振する。この際に発振光は、ＤＢＲグ
レーティング１３のブラッグ波長によって決定されるか
ら、ＤＢＲグレーティング１３で選択された発振光は波
長変換部でも必ず共振する。加えてこの構造でも、二次
元的な光閉じ込めを可能とする光導波路が形成されてい
るので、高効率変換に有利な高い光密度を容易に実現す
ることができる。
【０００９】さらに第１、第２いずれの構造でも、半導
体レーザからの発振光を直接結合で非線形光学媒体に導
いているので、むだな損失がなく入力電力に対する変換
効率も高い。また半導体レーザは、緩和時間が極めて短
いため〜ＧＨｚ領域まで直接変調が可能であり、光ディ
スクの書き込み用光源にも適用できる。本発明の集積型
半導体レーザ素子はＧａＡｓ基板上にモノリシックに形
成されており、個別の半導体レーザと同程度の極めて小
型の光源である。以上より本発明の構造では、高効率で
直接変調可能な超小型の緑青色レーザ光源を実現するこ
とができる。
体レーザからの発振光を直接結合で非線形光学媒体に導
いているので、むだな損失がなく入力電力に対する変換
効率も高い。また半導体レーザは、緩和時間が極めて短
いため〜ＧＨｚ領域まで直接変調が可能であり、光ディ
スクの書き込み用光源にも適用できる。本発明の集積型
半導体レーザ素子はＧａＡｓ基板上にモノリシックに形
成されており、個別の半導体レーザと同程度の極めて小
型の光源である。以上より本発明の構造では、高効率で
直接変調可能な超小型の緑青色レーザ光源を実現するこ
とができる。
【００１０】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を詳し
く説明する。図１及び図２はそれぞれ本発明の第１の構
造に係る一実施例を示す構造斜視図および断面図である
。まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＶＰＥまたはＭＢＥ
等の気相成長法を用いて、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３
、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４を順次積層する。量子
井戸活性層３は層厚７０〜１００ÅのＧａＡｓ井戸層と
ＡｌＧａＡｓ光ガイド層から成るＳＣＨ構造である。 次にウエットエッチングまたはドライエッチングを用い
て部分的に成長層２，３，４を除去した後、再びＭＯＶ
ＰＥ気相成長法を用いて除去した部分にノンドーブのＺ
ｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子クラッド槽５、ＺｎＳｅ／Ｚｎ
Ｓ歪超格子光導波層６、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子クラ
ッド層５を順次に選択的に成長する。この時、量子井戸
層活性層３と光導波層６の位置を一致させておくことが
重要である。ＺｎＳｅ，ＺｎＳはＧａＡｓに対してそれ
ぞれ＋０．３％、−４．６％の格子不整をもっているが
、数１０Å程度の薄膜で超格子を形成すればミスフィッ
ト転位も発生せず、良好なエピタキシャル成長層を得る
ことができる。この際例えば、光導波層６ではＺｎＳｅ
：１０Å／ＺｎＳ：１０Åの超格子、クラッド層５では
ＺｎＳｅ：１０Å／ＺｎＳ：２０Åの超格子というよう
にＺｎＳの層厚に対するＺｎＳｅの層厚を光導波層６で
はクラッド層５よりも高めて設定する。ＺｎＳｅはＺｎ
Ｓより屈折率が大きいので、光導波層６の平均的な屈折
率はクラッド層５のそれより高くなり、発振光を効果的
に導波することが可能となる。また超格子層のバンドギ
ャップは、ほぼ平均組成で与えられると考えられるため
、ＺｎＳｅ：１０Å／ＺｎＳ：１０Åの超格子からなる
光導波層６の等価バンドギャップは〜３．１５ｅＶとな
る。従って光導波層６は〜０．４μｍ以上の光に対して
は透明となり、〜０．８μｍの発振光およびその第二高
調波を吸収することなく導波することができる。また光
導波層６の層厚を制御することにより、発振光の等価屈
折率と第二高調波の等価屈折率とを一致させることがで
きる。従って光導波層６の層厚を適切に制御することに
より、高効率変換には不可欠な位相整合条件を満足させ
ることができる。次に波長変換部の両領域結合部近傍に
、二光束干渉露光法により周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅ
ｆｆ１（Ｎｅｆｆ１：波長変換部の等価屈折率、ｍ：正
の整数、λ：発振光波長）の結合グレーティング７を形
成する。さらに水平横モードを制御するためのリッジ構
造をウェットエッチングまたはドライエッチングにより
形成し、ｎ電極８、ｐ電極９および誘電体保護膜１０を
形成する。この場合Ｐ電極９は発光部のみに形成する。 最後に発光部端面に〜０．８μｍの発振光に対して高反
射となる誘電体膜１２を、波長変換部端面には〜０．８
μｍの発振光に対して高反射かつ〜０．４μｍの第二高
調波に対して低反射となる誘電体膜１１を形成して本発
明に係わる一実施例の構造が完成する。
く説明する。図１及び図２はそれぞれ本発明の第１の構
造に係る一実施例を示す構造斜視図および断面図である
。まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＶＰＥまたはＭＢＥ
等の気相成長法を用いて、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層３
、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４を順次積層する。量子
井戸活性層３は層厚７０〜１００ÅのＧａＡｓ井戸層と
ＡｌＧａＡｓ光ガイド層から成るＳＣＨ構造である。 次にウエットエッチングまたはドライエッチングを用い
て部分的に成長層２，３，４を除去した後、再びＭＯＶ
ＰＥ気相成長法を用いて除去した部分にノンドーブのＺ
ｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子クラッド槽５、ＺｎＳｅ／Ｚｎ
Ｓ歪超格子光導波層６、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子クラ
ッド層５を順次に選択的に成長する。この時、量子井戸
層活性層３と光導波層６の位置を一致させておくことが
重要である。ＺｎＳｅ，ＺｎＳはＧａＡｓに対してそれ
ぞれ＋０．３％、−４．６％の格子不整をもっているが
、数１０Å程度の薄膜で超格子を形成すればミスフィッ
ト転位も発生せず、良好なエピタキシャル成長層を得る
ことができる。この際例えば、光導波層６ではＺｎＳｅ
：１０Å／ＺｎＳ：１０Åの超格子、クラッド層５では
ＺｎＳｅ：１０Å／ＺｎＳ：２０Åの超格子というよう
にＺｎＳの層厚に対するＺｎＳｅの層厚を光導波層６で
はクラッド層５よりも高めて設定する。ＺｎＳｅはＺｎ
Ｓより屈折率が大きいので、光導波層６の平均的な屈折
率はクラッド層５のそれより高くなり、発振光を効果的
に導波することが可能となる。また超格子層のバンドギ
ャップは、ほぼ平均組成で与えられると考えられるため
、ＺｎＳｅ：１０Å／ＺｎＳ：１０Åの超格子からなる
光導波層６の等価バンドギャップは〜３．１５ｅＶとな
る。従って光導波層６は〜０．４μｍ以上の光に対して
は透明となり、〜０．８μｍの発振光およびその第二高
調波を吸収することなく導波することができる。また光
導波層６の層厚を制御することにより、発振光の等価屈
折率と第二高調波の等価屈折率とを一致させることがで
きる。従って光導波層６の層厚を適切に制御することに
より、高効率変換には不可欠な位相整合条件を満足させ
ることができる。次に波長変換部の両領域結合部近傍に
、二光束干渉露光法により周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅ
ｆｆ１（Ｎｅｆｆ１：波長変換部の等価屈折率、ｍ：正
の整数、λ：発振光波長）の結合グレーティング７を形
成する。さらに水平横モードを制御するためのリッジ構
造をウェットエッチングまたはドライエッチングにより
形成し、ｎ電極８、ｐ電極９および誘電体保護膜１０を
形成する。この場合Ｐ電極９は発光部のみに形成する。 最後に発光部端面に〜０．８μｍの発振光に対して高反
射となる誘電体膜１２を、波長変換部端面には〜０．８
μｍの発振光に対して高反射かつ〜０．４μｍの第二高
調波に対して低反射となる誘電体膜１１を形成して本発
明に係わる一実施例の構造が完成する。
【００１１】図３及び図４はそれぞれ本発明の第２の構
造に係わる実施例を示す構造斜視図および断面図である
。前述の図１及び図２の構造と同様に発光部と波長変換
部にそれぞれエピタキシャル成長した後、発光部の両領
域結合部近傍に二光束干渉露光法によりＤＢＲグレーテ
ィング１３を形成する。ＤＢＲグレーティング１３の周
期は、発振光λに対して反射として作用するようにｍλ
／２ｎｅｆｆ２（ｎｅｆｆ２：発光部の等価屈折率、ｍ
：正の整数）とする。非注入とした量子井戸層は、その
発振光に対して低損失な導波路となるため、この構造で
高効率なＤＢＲ発振が得られる。その後は前述の構造と
同様に、結合グレーティング７、ｎ電極８、ｐ電極９、
誘電体保護膜１０、出射側誘電体膜１１、裏面側誘電体
膜１２を形成する。この際ｐ電極９は、ＤＢＲグレーテ
ィング１３を除いた発光部のみに形成する。この結果、
本発明に係わる第二の実施例の構造が完成する。
造に係わる実施例を示す構造斜視図および断面図である
。前述の図１及び図２の構造と同様に発光部と波長変換
部にそれぞれエピタキシャル成長した後、発光部の両領
域結合部近傍に二光束干渉露光法によりＤＢＲグレーテ
ィング１３を形成する。ＤＢＲグレーティング１３の周
期は、発振光λに対して反射として作用するようにｍλ
／２ｎｅｆｆ２（ｎｅｆｆ２：発光部の等価屈折率、ｍ
：正の整数）とする。非注入とした量子井戸層は、その
発振光に対して低損失な導波路となるため、この構造で
高効率なＤＢＲ発振が得られる。その後は前述の構造と
同様に、結合グレーティング７、ｎ電極８、ｐ電極９、
誘電体保護膜１０、出射側誘電体膜１１、裏面側誘電体
膜１２を形成する。この際ｐ電極９は、ＤＢＲグレーテ
ィング１３を除いた発光部のみに形成する。この結果、
本発明に係わる第二の実施例の構造が完成する。
【００１２】本発明の第１の構造では、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸層３で発生した発振光は直接
結合したＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６を経由し
て、両端面に反射鏡として設けられた誘電体膜１１，１
２の間で共振する。ＺｎＳｅ，ＺｎＳは尖亜鉛鉱型の結
晶構造であるから〜２００＊１０−９ｅｓｕの高い非線
形光学定数を持ち、かつワイドギャップの半導体である
から０．４μｍ以上の光に対して透明である。従って光
導波層６において、〜０．８μｍの発振光の第二高調波
を効率よく発生することができる。この構造では、両端
面の誘電体膜１１，１２でなる高反射ミラーで構成され
た共振器の内部に非線形光学媒体が設置されており、加
えてこの非線形光学媒体には二次元的な光閉じ込めを可
能とする光導波路が形成されているので、高い光密度を
容易に実現することができる。第二高調波の変換効率は
入射光密度に比例するので、高光密度は高効率変換をも
たらす。この際両領域結合部近傍には、発振波長λに対
して周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：
波長変換部の等価屈折率、ｍ：正の整数）の結合グレー
ティング７を形成することにより発振光はこの部分を透
過できるが、第二高調波は透過できない。従って波長変
換部で発生した高調波は、発光部に入射して吸収される
ことなく、透過特性をもつ出力側誘電体膜１１から効率
よく取り出すことができる。
ＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸層３で発生した発振光は直接
結合したＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子光導波層６を経由し
て、両端面に反射鏡として設けられた誘電体膜１１，１
２の間で共振する。ＺｎＳｅ，ＺｎＳは尖亜鉛鉱型の結
晶構造であるから〜２００＊１０−９ｅｓｕの高い非線
形光学定数を持ち、かつワイドギャップの半導体である
から０．４μｍ以上の光に対して透明である。従って光
導波層６において、〜０．８μｍの発振光の第二高調波
を効率よく発生することができる。この構造では、両端
面の誘電体膜１１，１２でなる高反射ミラーで構成され
た共振器の内部に非線形光学媒体が設置されており、加
えてこの非線形光学媒体には二次元的な光閉じ込めを可
能とする光導波路が形成されているので、高い光密度を
容易に実現することができる。第二高調波の変換効率は
入射光密度に比例するので、高光密度は高効率変換をも
たらす。この際両領域結合部近傍には、発振波長λに対
して周期（２ｍ＋１）λ／４ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：
波長変換部の等価屈折率、ｍ：正の整数）の結合グレー
ティング７を形成することにより発振光はこの部分を透
過できるが、第二高調波は透過できない。従って波長変
換部で発生した高調波は、発光部に入射して吸収される
ことなく、透過特性をもつ出力側誘電体膜１１から効率
よく取り出すことができる。
【００１３】本発明の第２の構造では、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸層３で発生した光は、裏面側
誘電体膜１２とＤＢＲグレーティング１３の間で共振す
る。発振光は直接結合で非線形光学媒体であるＺｎＳｅ
／ＺｎＳ歪超格子光導波層６に導かれる。しかし出力側
誘電体膜１１も発振光に対して高反射となっているから
、発振光はＤＢＲグレーティング１３と誘電体膜１１の
間で再び共振する。この際発振光は、ＤＢＲグレーティ
ング１３のブラッグ波長によって決定されるので、ＤＢ
Ｒグレーティング１３で選択された発振光は波長変換部
ても必ず共振する。加えてこの構造でも、二次元的な光
閉じ込めを可能とする光導波路が形成されているから、
高効率変換に有利な高い光密度を容易に実現することが
できる。
ＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸層３で発生した光は、裏面側
誘電体膜１２とＤＢＲグレーティング１３の間で共振す
る。発振光は直接結合で非線形光学媒体であるＺｎＳｅ
／ＺｎＳ歪超格子光導波層６に導かれる。しかし出力側
誘電体膜１１も発振光に対して高反射となっているから
、発振光はＤＢＲグレーティング１３と誘電体膜１１の
間で再び共振する。この際発振光は、ＤＢＲグレーティ
ング１３のブラッグ波長によって決定されるので、ＤＢ
Ｒグレーティング１３で選択された発振光は波長変換部
ても必ず共振する。加えてこの構造でも、二次元的な光
閉じ込めを可能とする光導波路が形成されているから、
高効率変換に有利な高い光密度を容易に実現することが
できる。
【００１４】さらに第１、第２いずれの構造でも、半導
体レーザからの発振光を直接結合で非線形光学媒体に導
いているので、むだな損失がなく入力電力に対する変換
効率も高い。また半導体レーザは、緩和時間が極めて短
いため〜ＧＨｚ領域まで直接変調が可能であり、光ディ
スクの書き込み用光源にも適用できる。本発明の緑青色
光源はＧａＡｓ基板上にモノリシックに形成されており
、半導体レーザと同程度の極めて小型の光源である。 以上より本発明の構造では、高効率で直接変調可能な超
小型の緑青色レーザ光源を実現することができる。
体レーザからの発振光を直接結合で非線形光学媒体に導
いているので、むだな損失がなく入力電力に対する変換
効率も高い。また半導体レーザは、緩和時間が極めて短
いため〜ＧＨｚ領域まで直接変調が可能であり、光ディ
スクの書き込み用光源にも適用できる。本発明の緑青色
光源はＧａＡｓ基板上にモノリシックに形成されており
、半導体レーザと同程度の極めて小型の光源である。 以上より本発明の構造では、高効率で直接変調可能な超
小型の緑青色レーザ光源を実現することができる。
【００１５】以上に示した本発明の実施例では、ＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸を用いたリッジ導波型横モー
ド制御構造を示したが、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪
量子井戸を用いてもよく、また他の横モード制御構造を
用いても全く同様の構造を形成することができる。
ｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸を用いたリッジ導波型横モー
ド制御構造を示したが、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪
量子井戸を用いてもよく、また他の横モード制御構造を
用いても全く同様の構造を形成することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上に実施例を挙げて詳しく説明したよ
うに、本発明によれば、小型で、消費電力が低く、しか
も高速に変調でき、緑青色光を出力する集積型半導体レ
ーザ素子を提供することができる。
うに、本発明によれば、小型で、消費電力が低く、しか
も高速に変調でき、緑青色光を出力する集積型半導体レ
ーザ素子を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係わる構造斜視図である。
【図２】図１の実施例に係わる断面および共振状態を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の別の実施例に係わる構造斜視図である
。
。
【図４】図３の実施例に係わる断面および共振状態を示
す図である。
す図である。
【図５】従来の技術により緑青色光を得る構成を示す図
である。
である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板
２ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３ Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層４
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５ ＺｎＳｅ／Ｚｎ
Ｓ歪超格子クラッド層６ ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超
格子光導波層７ 結合グレーティング ８ ｎ電極 ９ ｐ電極 １０ 誘電体保護膜 １１ 出射側誘電体膜 １２ 裏面側誘電体膜 １３ ＤＢＲグレーティング １４ 半導体レーザ １５ 結合光学系 １６ Ｎｄ：ＹＡＧ １７ ＫＴＰ １８ 出力反射鏡
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ−ＳＣＨ量子井戸活性層４
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５ ＺｎＳｅ／Ｚｎ
Ｓ歪超格子クラッド層６ ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超
格子光導波層７ 結合グレーティング ８ ｎ電極 ９ ｐ電極 １０ 誘電体保護膜 １１ 出射側誘電体膜 １２ 裏面側誘電体膜 １３ ＤＢＲグレーティング １４ 半導体レーザ １５ 結合光学系 １６ Ｎｄ：ＹＡＧ １７ ＫＴＰ １８ 出力反射鏡
Claims (3)
- 【請求項１】 互いに光学的に結合した発光部と波長
変換部との二領域をＧａＡｓ基板上に構成してなる集積
素子において、前記発光部には、発振波長λのＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブ
ルヘテロ型半導体レーザが形成されており、前記波長変
換部には、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成されるス
ラブ型光導波層が形成されており、前記発光部の端面に
は波長λに対して高反射率の誘電体多層膜が形成されて
おり、前記波長変換部の端面には波長λに対するよりも
波長λ／２に対して低い反射率を示す誘電体電体多層膜
が形成されていることを特徴とする集積型半導体レーザ
素子。 - 【請求項２】 互いに光学的に結合した発光部と波長
変換部との二領域をＧａＡｓ基板上に構成してなる集積
素子において、前記発光部には、発振波長λのＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブ
ルヘテロ分布反射型半導体レーザが形成されており、前
記波長変換部には、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ歪超格子から構成
されるスラブ型光導波層が形成されており、前記発光部
の端面には波長λに対して高反射率の誘電体多層膜が形
成されており、前記波長変換部の端面には波長λに対す
るよりも波長λ／２に対して低い反射率を示す誘電体多
層膜が形成されていることを特徴とする集積型半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項３】 前記発光部と波長変換部との結合部の
近傍における前記波長変換部に周期（２ｍ＋１）λ／４
ｎｅｆｆ （ｎｅｆｆ ：波長変換部の等価屈折率、ｍ
：正の整数）のグレーティングが形成されていることを
特徴とする集積型半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07701691A JP3146505B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 集積型半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07701691A JP3146505B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 集積型半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04287389A true JPH04287389A (ja) | 1992-10-12 |
| JP3146505B2 JP3146505B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=13621962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07701691A Expired - Fee Related JP3146505B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 集積型半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146505B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0654874A1 (en) * | 1993-11-22 | 1995-05-24 | Hewlett-Packard Company | Semiconductor laser that generates second harmonic light with attached nonlinear crystal |
| US5673284A (en) * | 1994-05-25 | 1997-09-30 | Texas Instruments Incorporated | Integrated laser and coupled waveguide |
| WO2000004616A1 (en) * | 1998-07-18 | 2000-01-27 | The Secretary Of State For Defence | Electro-optic semiconductor devices and method for making the same |
| US6236773B1 (en) | 1998-12-15 | 2001-05-22 | Texas Instruments Incorporated | Single wavelength semiconductor laser with grating-assisted dielectric waveguide coupler |
| WO2003073147A1 (de) * | 2002-02-21 | 2003-09-04 | Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Strahlführendes und/oder frequenzkonvertierendes optisches system sowie verfahren zur herstellung |
| KR100472382B1 (ko) * | 1997-12-05 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 평면도파로형광회로모듈및그제조방법 |
| WO2005099054A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | コヒーレント光源および光学装置 |
| JPWO2005033791A1 (ja) * | 2003-10-01 | 2006-12-14 | 三菱電機株式会社 | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
| WO2008085273A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-17 | Coherent, Inc. | Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers |
| JP2011048406A (ja) * | 2010-12-10 | 2011-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP07701691A patent/JP3146505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0654874A1 (en) * | 1993-11-22 | 1995-05-24 | Hewlett-Packard Company | Semiconductor laser that generates second harmonic light with attached nonlinear crystal |
| US5673284A (en) * | 1994-05-25 | 1997-09-30 | Texas Instruments Incorporated | Integrated laser and coupled waveguide |
| US6064783A (en) * | 1994-05-25 | 2000-05-16 | Congdon; Philip A. | Integrated laser and coupled waveguide |
| KR100472382B1 (ko) * | 1997-12-05 | 2005-05-16 | 삼성전자주식회사 | 평면도파로형광회로모듈및그제조방법 |
| US6487328B2 (en) | 1997-12-15 | 2002-11-26 | Texas Instruments Incorporated | Single wavelength semiconductor laser with grating-assisted dielectric waveguide coupler |
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| US7778291B2 (en) | 2003-10-01 | 2010-08-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wavelength converting laser device |
| JPWO2005033791A1 (ja) * | 2003-10-01 | 2006-12-14 | 三菱電機株式会社 | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
| JP4747841B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2011-08-17 | 三菱電機株式会社 | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
| WO2005099054A1 (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | コヒーレント光源および光学装置 |
| US7463664B2 (en) | 2004-04-09 | 2008-12-09 | Panasonic Corporation | Coherent light source and optical device |
| US7433374B2 (en) | 2006-12-21 | 2008-10-07 | Coherent, Inc. | Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers |
| WO2008085273A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-07-17 | Coherent, Inc. | Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers |
| JP2011048406A (ja) * | 2010-12-10 | 2011-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3146505B2 (ja) | 2001-03-19 |
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