JPH04294588A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH04294588A JPH04294588A JP8332991A JP8332991A JPH04294588A JP H04294588 A JPH04294588 A JP H04294588A JP 8332991 A JP8332991 A JP 8332991A JP 8332991 A JP8332991 A JP 8332991A JP H04294588 A JPH04294588 A JP H04294588A
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- 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、非線形光学効果を利用
してレーザ光などの単波長光の波長を変換し、短波長光
を発生させる発光素子に関するものである。
してレーザ光などの単波長光の波長を変換し、短波長光
を発生させる発光素子に関するものである。
【0002】
【従来技術】非線形光学効果の1種である第2次高調波
発生現象(SHG)は、レーザ光などの単波長光の波長
を比較的簡単な方法で1/2 に変換し短波長化するも
のである。
発生現象(SHG)は、レーザ光などの単波長光の波長
を比較的簡単な方法で1/2 に変換し短波長化するも
のである。
【0003】この第2次高調波を発生させる発光装置と
して図4に示す構造のものが提案されている。即ち、図
4はレーザ共振器内部で第2次高調波を発生させる発光
装置401 で、図中402 はYAGレーザ、403
は非線形光学材料、404 ,405はミラーである
。
して図4に示す構造のものが提案されている。即ち、図
4はレーザ共振器内部で第2次高調波を発生させる発光
装置401 で、図中402 はYAGレーザ、403
は非線形光学材料、404 ,405はミラーである
。
【0004】この発光装置401 は、YAGレーザ4
02 の共振器となるミラー404,405 の内側に
Ba2 NaNb5 O15等の非線形光学材料403
を配置して成り、YAGレーザ402 、およびミラ
ー404,405 を用いてレーザ発振させたレーザ光
406 を非線形光学材料403 中を透過させること
により、レーザ光406 の波長を1/2 に変換する
装置である。
02 の共振器となるミラー404,405 の内側に
Ba2 NaNb5 O15等の非線形光学材料403
を配置して成り、YAGレーザ402 、およびミラ
ー404,405 を用いてレーザ発振させたレーザ光
406 を非線形光学材料403 中を透過させること
により、レーザ光406 の波長を1/2 に変換する
装置である。
【0005】YAGレーザ402 の共振器となるミラ
ー404 はレーザ発振させたレーザ光406、および
非線形光学材料403 を透過させて1/2 に変換さ
せた短波長光407 に対して全反射に近い反射率を有
するものであり、一方、ミラー405 はレーザ発振さ
せたレーザ光406 に対しては全反射に近い反射率を
有するが、短波長光407 に対しては無反射に近い反
射率(低反射率)を有するものである。従って、短波長
光407 はミラー405 を通して放出される。また
、YAGレーザ402 に代わり固体レーザ、又はガス
レーザ等を用いた構成の発光装置も提案されている。
ー404 はレーザ発振させたレーザ光406、および
非線形光学材料403 を透過させて1/2 に変換さ
せた短波長光407 に対して全反射に近い反射率を有
するものであり、一方、ミラー405 はレーザ発振さ
せたレーザ光406 に対しては全反射に近い反射率を
有するが、短波長光407 に対しては無反射に近い反
射率(低反射率)を有するものである。従って、短波長
光407 はミラー405 を通して放出される。また
、YAGレーザ402 に代わり固体レーザ、又はガス
レーザ等を用いた構成の発光装置も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
発光装置401 においては以下に示すような問題点が
あった。即ち、従来の発光装置401 は、YAGレー
ザ402 、又は前記固体レーザ、および前記ガスレー
ザのような大型のレーザを使用していたので、発光装置
401 自体が大型になってしまうという問題が生じた
。
発光装置401 においては以下に示すような問題点が
あった。即ち、従来の発光装置401 は、YAGレー
ザ402 、又は前記固体レーザ、および前記ガスレー
ザのような大型のレーザを使用していたので、発光装置
401 自体が大型になってしまうという問題が生じた
。
【0007】また、この発光装置401 を構成して短
波長光407 を放出するには、YAGレーザ402
、非線形光学材料403 、およびミラー404,40
5 のそれぞれの正確な位置合わせが必要であり、光軸
設定を行わなければならないが、一度その光軸にずれを
生じてこれを設定し直すのは非常に困難であり煩雑にな
ってしまうという問題も生じていた。さらに、YAGレ
ーザ402 、前記固体レーザ、および前記ガスレーザ
は、そのレーザ発振できるレーザ光の波長の帯域が狭い
ので、結果として変換され放出される短波長光の波長の
帯域も狭く限られてしまう。
波長光407 を放出するには、YAGレーザ402
、非線形光学材料403 、およびミラー404,40
5 のそれぞれの正確な位置合わせが必要であり、光軸
設定を行わなければならないが、一度その光軸にずれを
生じてこれを設定し直すのは非常に困難であり煩雑にな
ってしまうという問題も生じていた。さらに、YAGレ
ーザ402 、前記固体レーザ、および前記ガスレーザ
は、そのレーザ発振できるレーザ光の波長の帯域が狭い
ので、結果として変換され放出される短波長光の波長の
帯域も狭く限られてしまう。
【0008】
【発明の目的】本発明は前記問題点に鑑みなされたもの
でその目的とするところは、第2次高調波を発生させる
発光装置を半導体レーザ素子レベルの大きさで実現する
と共に、光軸合わせが必要なく、広範囲の波長の短波長
光を放出することのできる発光素子を提供することにあ
る。
でその目的とするところは、第2次高調波を発生させる
発光装置を半導体レーザ素子レベルの大きさで実現する
と共に、光軸合わせが必要なく、広範囲の波長の短波長
光を放出することのできる発光素子を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、半導体基板上に形成される各半導体
層がエピタキシャル成長法により積層された発光素子に
おいて、前記発光素子の共振器内部に非線形光学材料が
配置されていることを特徴とする。
の本発明の構成は、半導体基板上に形成される各半導体
層がエピタキシャル成長法により積層された発光素子に
おいて、前記発光素子の共振器内部に非線形光学材料が
配置されていることを特徴とする。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図を参照して詳細に説明す
る。
る。
【0011】図1に図示した発光素子101 をもとに
本発明の一実施例を説明する。図中、102 は半導体
レーザ、103 は非線形光学材料、104,105
は反射膜、106は半導体レーザ102 の活性層であ
る。
本発明の一実施例を説明する。図中、102 は半導体
レーザ、103 は非線形光学材料、104,105
は反射膜、106は半導体レーザ102 の活性層であ
る。
【0012】半導体レーザ102 の各半導体層は分子
線気相成長法(MBE法)、あるいは有機金属気相成長
法(MOCVD法)等のエピタキシャル成長法により形
成されており、その中央部に非線形光学材料103 が
埋めこまれている。また、非線形光学材料103 とし
ては第2次高調波変換材料を使用し、具体的には有機材
料で、例えば2−メチル−4ニトロアニリン(MNA)
等を使用する。
線気相成長法(MBE法)、あるいは有機金属気相成長
法(MOCVD法)等のエピタキシャル成長法により形
成されており、その中央部に非線形光学材料103 が
埋めこまれている。また、非線形光学材料103 とし
ては第2次高調波変換材料を使用し、具体的には有機材
料で、例えば2−メチル−4ニトロアニリン(MNA)
等を使用する。
【0013】反射膜104 は半導体レーザ102 の
発振波長λ、およびλ/2に対して全反射に近い反射率
を有し、一方、反射膜105 は半導体レーザ102
の発振波長λに対しては全反射に近い反射率を有するが
、λ/2に対しては無反射に近い反射率(低反射率)を
有するものである。この反射膜104,105 は共に
、半導体レーザ102 の共振器を構成し、高屈折率と
低屈折率の誘電体膜をそれぞれ交互にn×λ/4(nは
誘導体の屈折率)の厚さで重ね合わせることにより形成
されている。具合的には、高屈折率物質である、例えば
アモルファスシリコンと低屈折率物質である、例えばS
iO2 とを交互に少なくとも4層以上重ね合わせるこ
とにより形成されている。
発振波長λ、およびλ/2に対して全反射に近い反射率
を有し、一方、反射膜105 は半導体レーザ102
の発振波長λに対しては全反射に近い反射率を有するが
、λ/2に対しては無反射に近い反射率(低反射率)を
有するものである。この反射膜104,105 は共に
、半導体レーザ102 の共振器を構成し、高屈折率と
低屈折率の誘電体膜をそれぞれ交互にn×λ/4(nは
誘導体の屈折率)の厚さで重ね合わせることにより形成
されている。具合的には、高屈折率物質である、例えば
アモルファスシリコンと低屈折率物質である、例えばS
iO2 とを交互に少なくとも4層以上重ね合わせるこ
とにより形成されている。
【0014】次に、半導体レーザ102 の内部に非線
形光学材料103を設ける方法を具体的に説明する。図
2(イ)〜(ハ)は非線形光学材料103 を埋め込む
際の工程図で、先ず、図(イ)に示すように、活性層1
06 の下側の層107 に達するまで塩素系のエッン
グ溶液を用いてエッチングを施し、溝108 を形成す
る。次に、図2(ロ)に示すように、この溝108 に
液体、あるいはゾルゲル状態の非線形光学材料103を
塗布し、これを熱処理して固化する。更に、図2(ハ)
に示すように、溝108 上に図示しないエッチングマ
スクを施し、余分な非線形光学材料103 をドライエ
ッチング(酸素プラズマ法等)を用いて除去する。
形光学材料103を設ける方法を具体的に説明する。図
2(イ)〜(ハ)は非線形光学材料103 を埋め込む
際の工程図で、先ず、図(イ)に示すように、活性層1
06 の下側の層107 に達するまで塩素系のエッン
グ溶液を用いてエッチングを施し、溝108 を形成す
る。次に、図2(ロ)に示すように、この溝108 に
液体、あるいはゾルゲル状態の非線形光学材料103を
塗布し、これを熱処理して固化する。更に、図2(ハ)
に示すように、溝108 上に図示しないエッチングマ
スクを施し、余分な非線形光学材料103 をドライエ
ッチング(酸素プラズマ法等)を用いて除去する。
【0015】このように非線形光学材料103 を、半
導体レーザ102を形成するウエハプロセス中で埋め込
むことができるので、発光素子101を歩留り良く作製
することが可能となる。
導体レーザ102を形成するウエハプロセス中で埋め込
むことができるので、発光素子101を歩留り良く作製
することが可能となる。
【0016】また、半導体レーザ102 の両端面に反
射膜104,105 を設ける具体的な方法は、上記方
法で非線形光学材料103 を設けた半導体レーザ10
2 の端面上に予め作成しておいた反射膜104,10
5 をそれぞれ配置し、これをスパッタ装置、またはC
VD装置等の成膜装置内に載置する。しかる後、半導体
レーザ102 の端面と反射膜104,105 とが配
置された界面において化学反応をおこし、その化学反応
エネルギーによって反射膜104,105 を半導体レ
ーザ102 の両端面に固着する。
射膜104,105 を設ける具体的な方法は、上記方
法で非線形光学材料103 を設けた半導体レーザ10
2 の端面上に予め作成しておいた反射膜104,10
5 をそれぞれ配置し、これをスパッタ装置、またはC
VD装置等の成膜装置内に載置する。しかる後、半導体
レーザ102 の端面と反射膜104,105 とが配
置された界面において化学反応をおこし、その化学反応
エネルギーによって反射膜104,105 を半導体レ
ーザ102 の両端面に固着する。
【0017】この発光素子101 の簡単な原理を説明
すると、活性層106 からレーザ発振した波長λの光
は、共振器を構成する反射膜104,105 間を往復
する間に非線形光学材料103 の性能で決まる波長λ
/2の光に変換される。反射膜104 側に進んだ波長
λ/2の光は反射膜104 で全反射して反対側の反射
膜105 側に進み、反射膜105に進んだ波長λ/2
の光は反射膜105 から外部に放出される。
すると、活性層106 からレーザ発振した波長λの光
は、共振器を構成する反射膜104,105 間を往復
する間に非線形光学材料103 の性能で決まる波長λ
/2の光に変換される。反射膜104 側に進んだ波長
λ/2の光は反射膜104 で全反射して反対側の反射
膜105 側に進み、反射膜105に進んだ波長λ/2
の光は反射膜105 から外部に放出される。
【0018】次に、本発明の他の実施例を図3を用いて
説明する。尚、第1の実施例と共通する箇所は同符号を
用いている。
説明する。尚、第1の実施例と共通する箇所は同符号を
用いている。
【0019】図3(イ)は発光素子301 の正面図、
同図(ロ)は発光素子301 の平面図である。本実施
例の発光素子301 は図3(イ)に示すように、非線
形光学材料103 を半導体レーザ302 の端部に埋
め込み、さらに非線形光学材料103 中で屈折率変化
を持たせることで非線形光学材料103 中の活性層1
06 に対応する箇所に光導波路303 を形成したも
のである。
同図(ロ)は発光素子301 の平面図である。本実施
例の発光素子301 は図3(イ)に示すように、非線
形光学材料103 を半導体レーザ302 の端部に埋
め込み、さらに非線形光学材料103 中で屈折率変化
を持たせることで非線形光学材料103 中の活性層1
06 に対応する箇所に光導波路303 を形成したも
のである。
【0020】図3(イ),(ロ)からも分かるように、
この光導波路303 は非線形光学材料103 中の縦
横両方向に屈折率変化を持たせることにより形成され、
具体的には光導波路303 を形成する箇所にZn等を
ドープして屈折率を増大させるか、あるいは非線形光学
材料103 中の光導波路303 に相当する箇所を、
例えばSiO2 等の誘電体膜で挟み込み、同じく屈折
率を変化させる。このような構造にすることで、非線形
光学材料103 中でレーザ光が広がることを防止し、
損失を低減させることが可能になると共に、光導波路3
03 の構造を変えることにより放出させる短波長光の
形状を制御することも可能となる。尚、本実施例で使用
する非線形光学材料103 、および反射膜104,1
05 の構成等は第1の実施例と同じである。
この光導波路303 は非線形光学材料103 中の縦
横両方向に屈折率変化を持たせることにより形成され、
具体的には光導波路303 を形成する箇所にZn等を
ドープして屈折率を増大させるか、あるいは非線形光学
材料103 中の光導波路303 に相当する箇所を、
例えばSiO2 等の誘電体膜で挟み込み、同じく屈折
率を変化させる。このような構造にすることで、非線形
光学材料103 中でレーザ光が広がることを防止し、
損失を低減させることが可能になると共に、光導波路3
03 の構造を変えることにより放出させる短波長光の
形状を制御することも可能となる。尚、本実施例で使用
する非線形光学材料103 、および反射膜104,1
05 の構成等は第1の実施例と同じである。
【0021】本実施例の発光素子101,301 によ
れば、大型レーザに代わり小型の半導体レーザ102,
302 を使用し、その半導体レーザ102,302
の共振器の内部に非線形光学材料103 を設けている
ので、短波長の可視光光源を半導体レーザ素子の大きさ
で実現することができ、しかも光軸合わせ等の手段を必
要とせず、効率よくレーザ光の波長変換を行うことが可
能となる。
れば、大型レーザに代わり小型の半導体レーザ102,
302 を使用し、その半導体レーザ102,302
の共振器の内部に非線形光学材料103 を設けている
ので、短波長の可視光光源を半導体レーザ素子の大きさ
で実現することができ、しかも光軸合わせ等の手段を必
要とせず、効率よくレーザ光の波長変換を行うことが可
能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明の発光素子によれば、第2次高調
波を発生させる発光装置を半導体レーザ素子レベルの大
きさで実現でき、光軸合わせが必要なく、しかも広範囲
の波長を短波長化することができる。
波を発生させる発光装置を半導体レーザ素子レベルの大
きさで実現でき、光軸合わせが必要なく、しかも広範囲
の波長を短波長化することができる。
【図1】本発明の一実施例を示す正面図
【図2】本発明
の発光素子の製造工程図
の発光素子の製造工程図
【図3】(イ)は本発明の他の
実施例を示す正面図、(ロ)は同じく平面図
実施例を示す正面図、(ロ)は同じく平面図
【図4】従来の発光装置の構成図。
101,301 発光素子
102,302 半導体レーザ
103 非線形光学材料
104,105 反射膜
106 活性層
107 下側の層
108 溝
303 光導波路
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成される各半導体層
がエピタキシャル成長法により積層された発光素子にお
いて、前記発光素子の共振器内部に非線形光学材料が配
置されていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項2】 前記発光素子の前記共振器の反射膜が
誘電体多層膜で形成されていることを特徴とする請求項
1記載の発光素子。 - 【請求項3】 前記非線形光学材料中の前記発光素子
の活性層に対応する箇所に光導波路が形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8332991A JPH04294588A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8332991A JPH04294588A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04294588A true JPH04294588A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13799393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8332991A Pending JPH04294588A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04294588A (ja) |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8332991A patent/JPH04294588A/ja active Pending
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