JPH05218577A - 切り換え可能な多波長半導体レーザー - Google Patents
切り換え可能な多波長半導体レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】二つまたはそれ以上の波長で光を同軸に放射す
るような半導体レーザーの構造を提供する。 【構成】複数の層を含み、上記一つまたはそれ以上の層
が担体閉じ込め (多量子井戸)活動層１８を含み、上記
層の上記活動領域内に含まれる少なくとも二つの閉じ込
め領域 (量子井戸) は、第１の領域 (量子井戸) の一つ
の量子準位が第２の領域 (量子井戸) の別の量子準位と
同一のエネルギー準位となるように形成される形式をな
す多波長半導体レーザーである。二つの閉じ込め領域
(量子井戸) の間の量子準位の整列によって一つの領域
からの担体の再結合が多の領域からの担体の再結合を増
加させ、全体の効果はこれまで利用可能だった以上に均
等な動作の短波長および長波長双方の出力強度となるレ
ーザー案内層１６，２０内の適切な領域配置はまた所望
する出力モード、例えば基本モードＴＥ00に出力強度プ
ロファイルを合致させることが容易となる。
るような半導体レーザーの構造を提供する。 【構成】複数の層を含み、上記一つまたはそれ以上の層
が担体閉じ込め (多量子井戸)活動層１８を含み、上記
層の上記活動領域内に含まれる少なくとも二つの閉じ込
め領域 (量子井戸) は、第１の領域 (量子井戸) の一つ
の量子準位が第２の領域 (量子井戸) の別の量子準位と
同一のエネルギー準位となるように形成される形式をな
す多波長半導体レーザーである。二つの閉じ込め領域
(量子井戸) の間の量子準位の整列によって一つの領域
からの担体の再結合が多の領域からの担体の再結合を増
加させ、全体の効果はこれまで利用可能だった以上に均
等な動作の短波長および長波長双方の出力強度となるレ
ーザー案内層１６，２０内の適切な領域配置はまた所望
する出力モード、例えば基本モードＴＥ00に出力強度プ
ロファイルを合致させることが容易となる。
Description
【０００１】本発明は一般的に半導体レーザーに関する
もので、より詳しくは、二つまたはそれ以上の波長で光
を同軸に放射し、活動領域が選択した出力波長または出
力波長域で提供された利得増加に適切な構造を有するよ
うな半導体レーザー構造に関するものである。
もので、より詳しくは、二つまたはそれ以上の波長で光
を同軸に放射し、活動領域が選択した出力波長または出
力波長域で提供された利得増加に適切な構造を有するよ
うな半導体レーザー構造に関するものである。
【０００２】固体レーザー、またはダイオードレーザー
とも称される半導体レーザーは従来技術において周知の
ものである。このような装置は半導体によるｐ−ｎ接合
とレーザーの量子電子回路を基盤にしている。装置は一
般に、被覆層の間に挟まれ、半透明な鏡として機能する
割断面を端部に装着した、一つまたはそれ以上の活動層
を有する層状半導体構造からなる。光学的共鳴器、また
はいわゆるファブリー・ペロー空洞はこのようにして形
成されている。一つまたはそれ以上の活動層の両端に電
位が印加される。電圧によって正孔または電子のいずれ
か、または両者がｐ−ｎ接合を横断して駆動され（すな
わち、「注入」され）、これらの担体が再結合する際に
光を放射する。割断面からの内部反射に基づく光学的フ
ィードバックによって、再結合の「刺激」が位相の揃っ
た放射（コヒーレント放射）を提供する。
とも称される半導体レーザーは従来技術において周知の
ものである。このような装置は半導体によるｐ−ｎ接合
とレーザーの量子電子回路を基盤にしている。装置は一
般に、被覆層の間に挟まれ、半透明な鏡として機能する
割断面を端部に装着した、一つまたはそれ以上の活動層
を有する層状半導体構造からなる。光学的共鳴器、また
はいわゆるファブリー・ペロー空洞はこのようにして形
成されている。一つまたはそれ以上の活動層の両端に電
位が印加される。電圧によって正孔または電子のいずれ
か、または両者がｐ−ｎ接合を横断して駆動され（すな
わち、「注入」され）、これらの担体が再結合する際に
光を放射する。割断面からの内部反射に基づく光学的フ
ィードバックによって、再結合の「刺激」が位相の揃っ
た放射（コヒーレント放射）を提供する。
【０００３】一般則として、この形式の半導体レーザー
は単波長でコヒーレント光を放射するが、これはレーザ
ーの発光領域における半導体材料の主要な機能である。
単波長放射は、通信システム、レーザー電子写真など多
くの用途、および装置が小型であること、低電流で動作
すること、またその他の特性が有用なその他の用途では
充分であるが、レーザー動作中に二つまたはそれ以上の
出力可能な波長のうちの一つにレーザーの出力波長を選
択または調整しうることが必要または望ましい用途も多
数存在する。さらに、状況によってはレーザーの出力波
長の何らかの調整が適用性を最適化するために必要とさ
れることもありうる。これはある部分で主放射波長がレ
ーザーの波長利得スペクトル中で何になるかを正確に知
ることが不可能な事実による。
は単波長でコヒーレント光を放射するが、これはレーザ
ーの発光領域における半導体材料の主要な機能である。
単波長放射は、通信システム、レーザー電子写真など多
くの用途、および装置が小型であること、低電流で動作
すること、またその他の特性が有用なその他の用途では
充分であるが、レーザー動作中に二つまたはそれ以上の
出力可能な波長のうちの一つにレーザーの出力波長を選
択または調整しうることが必要または望ましい用途も多
数存在する。さらに、状況によってはレーザーの出力波
長の何らかの調整が適用性を最適化するために必要とさ
れることもありうる。これはある部分で主放射波長がレ
ーザーの波長利得スペクトル中で何になるかを正確に知
ることが不可能な事実による。
【０００４】多波長放射しうるレーザー構造が多数示唆
されてきたが、これらは基本的に二つの形式、同軸と分
離供給レーザーからなる。同軸レーザーは単一層中の同
一点から二つの異なる波長を別個にまたは同時に放射し
うる能力を有するレーザーである。これの放射は、両波
長について同一の長軸方向に沿って、またレーザー構造
から何らかの距離にある一点に結像するビームの形態を
なす。分離供給レーザーは二つまたはそれ以上の異なる
波長で別個にまたは同時に放射するレーザーで、各波長
はレーザー構造内の別の点から放出される。分離供給レ
ーザーの出力はまたレーザー空洞の外部で統合され、異
なる波長の出力がほぼ同軸となるようになした単一ビー
ムを形成する。本発明は分離供給レーザーにおける応用
が可能であるが、同軸多波長レーザーは本論と密接な関
連を有していることが明らかとなろう。
されてきたが、これらは基本的に二つの形式、同軸と分
離供給レーザーからなる。同軸レーザーは単一層中の同
一点から二つの異なる波長を別個にまたは同時に放射し
うる能力を有するレーザーである。これの放射は、両波
長について同一の長軸方向に沿って、またレーザー構造
から何らかの距離にある一点に結像するビームの形態を
なす。分離供給レーザーは二つまたはそれ以上の異なる
波長で別個にまたは同時に放射するレーザーで、各波長
はレーザー構造内の別の点から放出される。分離供給レ
ーザーの出力はまたレーザー空洞の外部で統合され、異
なる波長の出力がほぼ同軸となるようになした単一ビー
ムを形成する。本発明は分離供給レーザーにおける応用
が可能であるが、同軸多波長レーザーは本論と密接な関
連を有していることが明らかとなろう。
【０００５】本発明はさらに量子井戸ヘテロ構造レーザ
ーに最も適合している。通常量子井戸ヘテロ構造レーザ
ーは、なかでも、被覆層、活動層、別の被覆層、および
各層への適切な電気接点が形成または装置される基板よ
りなる。放射案内層も適切な位置で構造内に含まれるこ
とがある。一般に、こうした構造はガリウム・ヒ素（Ｇ
ａＡｓ）化合物の活動層、ガリウム・ヒ素・アルミニウ
ム（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）の、使用される部分で０≦ｘ
≦１となる被覆層、ガリウム・ヒ素・アルミニウム（Ａ
ｌy Ｇａ1-y Ａｓ）で０≦ｙ≦１かつｙ＜ｘの放射案内
層から構成される。量子井戸ヘテロ接合レーザーには二
つの主要な形式があり、活動層が単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からなるものと、活動層が多量子井戸（ＭＱＷ）か
らなるものがある。以下の説明から明らかとなるよう
に、後者のＭＱＷレーザーが本発明に最も関連してい
る。
ーに最も適合している。通常量子井戸ヘテロ構造レーザ
ーは、なかでも、被覆層、活動層、別の被覆層、および
各層への適切な電気接点が形成または装置される基板よ
りなる。放射案内層も適切な位置で構造内に含まれるこ
とがある。一般に、こうした構造はガリウム・ヒ素（Ｇ
ａＡｓ）化合物の活動層、ガリウム・ヒ素・アルミニウ
ム（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）の、使用される部分で０≦ｘ
≦１となる被覆層、ガリウム・ヒ素・アルミニウム（Ａ
ｌy Ｇａ1-y Ａｓ）で０≦ｙ≦１かつｙ＜ｘの放射案内
層から構成される。量子井戸ヘテロ接合レーザーには二
つの主要な形式があり、活動層が単一量子井戸（ＳＱ
Ｗ）からなるものと、活動層が多量子井戸（ＭＱＷ）か
らなるものがある。以下の説明から明らかとなるよう
に、後者のＭＱＷレーザーが本発明に最も関連してい
る。
【０００６】量子井戸内の荷電担体（例えば電子）の総
エネルギー量ＥT は相互に直角の方向ｘ、ｙ、ｚのエネ
ルギーから構成されているので、 ＥT ＝Ｅx ＋Ｅy ＋Ｅz （１） と書くことができる。ここでＥi は井戸の底のエネルギ
ー準位と相対するｉ方向における担体エネルギーであ
る。量子井戸層の平面に直角の、ここではｚ方向と記載
している方向では、担体が閉じ込められる半導体層の厚
みはブログリー（deBroglie）波長の担体の単位である
（λ＝ｈ／ｐ、ここでｈはプランク定数、ｐは担体の角
運動量）。この厚みの層で１方向の量子化が発生し、こ
れによって担体のエネルギーＥ2 を、ｎ＝１，２，
３．．．のとびとびの値Ｅn に制限する。こうしたレベ
ル（ここでは「量子準位」と称する）はＧａＡｓ／Ａｌ
x Ｇａ1-xＡｓ量子井戸構造について図１に示したよう
に領域・状態図で通常図示される。量子化状態を有する
活動層は基本的に、深さが活動層の材料の制限帯域（バ
ンドギャップ）の関数で、幅が活動層の厚みと等しいエ
ネルギー「井戸」である。図１は単一量子井戸構造を図
解したものである。しかし、多数のバンドギャップが変
化するように活動層を生成することによって、例えば多
量子井戸を生成することができる。
エネルギー量ＥT は相互に直角の方向ｘ、ｙ、ｚのエネ
ルギーから構成されているので、 ＥT ＝Ｅx ＋Ｅy ＋Ｅz （１） と書くことができる。ここでＥi は井戸の底のエネルギ
ー準位と相対するｉ方向における担体エネルギーであ
る。量子井戸層の平面に直角の、ここではｚ方向と記載
している方向では、担体が閉じ込められる半導体層の厚
みはブログリー（deBroglie）波長の担体の単位である
（λ＝ｈ／ｐ、ここでｈはプランク定数、ｐは担体の角
運動量）。この厚みの層で１方向の量子化が発生し、こ
れによって担体のエネルギーＥ2 を、ｎ＝１，２，
３．．．のとびとびの値Ｅn に制限する。こうしたレベ
ル（ここでは「量子準位」と称する）はＧａＡｓ／Ａｌ
x Ｇａ1-xＡｓ量子井戸構造について図１に示したよう
に領域・状態図で通常図示される。量子化状態を有する
活動層は基本的に、深さが活動層の材料の制限帯域（バ
ンドギャップ）の関数で、幅が活動層の厚みと等しいエ
ネルギー「井戸」である。図１は単一量子井戸構造を図
解したものである。しかし、多数のバンドギャップが変
化するように活動層を生成することによって、例えば多
量子井戸を生成することができる。
【０００７】多くの用途において、担体のｘおよびｙ方
向の移動がブログリー波長より大幅に大きい距離で可能
であり、そのため量子化されない。こうした非量子化半
導体層では、ｘおよびｙ方向についてのエネルギー成分
は Ｅx ＝ｐｘ2 ／２ｍe （２） および Ｅy ＝ｐｙ2 ／２ｍe （３） で求まる。ここでｍe は電子の実効質量、ｐi はｉ方向
における電子の角運動量成分である。いわゆる量子配線
装置など、ある種の用途においては、ｘおよびｙ方向の
一方または両方の移動は量子の寸法効果が発生するよう
に制限されることがある。
向の移動がブログリー波長より大幅に大きい距離で可能
であり、そのため量子化されない。こうした非量子化半
導体層では、ｘおよびｙ方向についてのエネルギー成分
は Ｅx ＝ｐｘ2 ／２ｍe （２） および Ｅy ＝ｐｙ2 ／２ｍe （３） で求まる。ここでｍe は電子の実効質量、ｐi はｉ方向
における電子の角運動量成分である。いわゆる量子配線
装置など、ある種の用途においては、ｘおよびｙ方向の
一方または両方の移動は量子の寸法効果が発生するよう
に制限されることがある。
【０００８】担体（すなわち電子）はこれが伝導帯に過
剰エネルギーと共に侵入するほど充分に高いエネルギー
によって活動層内に注入される。半導体の一般的な特徴
として、初期エネルギーレベルでひとつの層内に注入さ
れた担体はエネルギー準位を下向きに急速に拡散して
（熱拡散して）、最終的には最低のエネルギーを持った
空乏エネルギー状態を占めるようになることは周知であ
る。よって、量子井戸に注入された電子は伝導帯内の最
低のエネルギー準位で急速に安定する、すなわち 式 ＥT ＝ｐｘ2 ／２ｍe ＋ｐｙ2 ／２ｍe ＋Ｅ1 （４） によって与えられる全エネルギーが最低となる状態に安
定する。ここでＥ1 はｚ方向における最低のエネルギー
状態である（すなわち第１の量子準位）。量子井戸内の
全エネルギーは、エネルギー量子化のためＥ1 以下のこ
とは有り得ないことがわかる。量子井戸内の担体の数が
増加するにしたがい、さらに高いエネルギーの電子状態
は、ｐｘ2 ／２ｍe ＋ｐｙ2 ／２ｍe の上昇にしたがっ
て占有される。注入された担体の密度が充分に上昇する
場合、方程式（４）で求めた全エネルギーＥT はＥ2 と
等しくなり、担体が次に高い量子準位を占有することが
できる。エネルギー上昇により占有されていない状態を
暫増的に埋めるこのような過程を「帯域充満」と称する
が、これは伝導帯が数の増えた電子で満たされ、また荷
電子帯が数の増えた正孔で満たされるためである。担体
数の増加はさらにＥ2より大きなエネルギーで状態を埋
めることになり、これによって担体が第３の量子準位Ｅ
3 で状態を占有でき、以下同様に続く。同様の帯域充満
が荷電子帯の正孔でも発生する。
剰エネルギーと共に侵入するほど充分に高いエネルギー
によって活動層内に注入される。半導体の一般的な特徴
として、初期エネルギーレベルでひとつの層内に注入さ
れた担体はエネルギー準位を下向きに急速に拡散して
（熱拡散して）、最終的には最低のエネルギーを持った
空乏エネルギー状態を占めるようになることは周知であ
る。よって、量子井戸に注入された電子は伝導帯内の最
低のエネルギー準位で急速に安定する、すなわち 式 ＥT ＝ｐｘ2 ／２ｍe ＋ｐｙ2 ／２ｍe ＋Ｅ1 （４） によって与えられる全エネルギーが最低となる状態に安
定する。ここでＥ1 はｚ方向における最低のエネルギー
状態である（すなわち第１の量子準位）。量子井戸内の
全エネルギーは、エネルギー量子化のためＥ1 以下のこ
とは有り得ないことがわかる。量子井戸内の担体の数が
増加するにしたがい、さらに高いエネルギーの電子状態
は、ｐｘ2 ／２ｍe ＋ｐｙ2 ／２ｍe の上昇にしたがっ
て占有される。注入された担体の密度が充分に上昇する
場合、方程式（４）で求めた全エネルギーＥT はＥ2 と
等しくなり、担体が次に高い量子準位を占有することが
できる。エネルギー上昇により占有されていない状態を
暫増的に埋めるこのような過程を「帯域充満」と称する
が、これは伝導帯が数の増えた電子で満たされ、また荷
電子帯が数の増えた正孔で満たされるためである。担体
数の増加はさらにＥ2より大きなエネルギーで状態を埋
めることになり、これによって担体が第３の量子準位Ｅ
3 で状態を占有でき、以下同様に続く。同様の帯域充満
が荷電子帯の正孔でも発生する。
【０００９】伝導帯内の電子と荷電子帯の正孔が再結合
する際、これらはエネルギーを光の形態で放射する。典
型的な固体レーザーにおいて、この光の一部は外部へ放
出され、又一部は活動層内で吸収される。吸収されたエ
ネルギーの一部は伝導帯および荷電子帯内で電子と正孔
の光生成によって担体集積度を上昇させる。吸収された
光によって生成される以上の電子と正孔が再結合する
際、量子井戸は光学的利得を有すると呼ばれる。量子井
戸の利得が共鳴器の損失、「閾値」と称する点と等しい
とき、装置はレーザー発振を開始する。
する際、これらはエネルギーを光の形態で放射する。典
型的な固体レーザーにおいて、この光の一部は外部へ放
出され、又一部は活動層内で吸収される。吸収されたエ
ネルギーの一部は伝導帯および荷電子帯内で電子と正孔
の光生成によって担体集積度を上昇させる。吸収された
光によって生成される以上の電子と正孔が再結合する
際、量子井戸は光学的利得を有すると呼ばれる。量子井
戸の利得が共鳴器の損失、「閾値」と称する点と等しい
とき、装置はレーザー発振を開始する。
【００１０】再結合によって放射される光の波長は再結
合時に与えられたエネルギーの関数であり、 λ（Å）＝１２３９８／Ｅ（eV） （５） によって求まる。担体注入の準位が比較的低い（しかし
閾値よりは高い）場合、量子準位Ｅ1 にある担体の再結
合に対応する波長λ1 のレーザー発振が共鳴器内で発生
する。量子準位Ｅ1 におけるレーザー発振が、注入され
た電流を同時に増加しつつ、阻止される場合、量子井戸
の層は帯域充満し、担体が第２の量子準位Ｅ2 を占有で
きるようになる。注入電流が充分に増加するとき、波長
λ2 のレーザー発振が起こる。
合時に与えられたエネルギーの関数であり、 λ（Å）＝１２３９８／Ｅ（eV） （５） によって求まる。担体注入の準位が比較的低い（しかし
閾値よりは高い）場合、量子準位Ｅ1 にある担体の再結
合に対応する波長λ1 のレーザー発振が共鳴器内で発生
する。量子準位Ｅ1 におけるレーザー発振が、注入され
た電流を同時に増加しつつ、阻止される場合、量子井戸
の層は帯域充満し、担体が第２の量子準位Ｅ2 を占有で
きるようになる。注入電流が充分に増加するとき、波長
λ2 のレーザー発振が起こる。
【００１１】既知の方法では、共通の欠点に悩まされる
ことになる。つまり、レーザーが短波長動作に向かって
切り替わるまたはシフトするにつれ、出力強度が減少す
ることになる。この強度減少を補償する目的で、レーザ
ーは電流を増加して動作させることがしばしばである。
これによって出力強度を増加させることができるが、電
流供給源の負担も増加し、熱発生を増加させることで動
作効率の減少を招来し、構造上の歪みを増やすことで寿
命が短縮し（上述した熱的変調の欠点と同様）、長波長
および短波長の閾値の間の大きな相違には波長が切り替
わる際に大きな熱遷移が発生する、などがある。
ことになる。つまり、レーザーが短波長動作に向かって
切り替わるまたはシフトするにつれ、出力強度が減少す
ることになる。この強度減少を補償する目的で、レーザ
ーは電流を増加して動作させることがしばしばである。
これによって出力強度を増加させることができるが、電
流供給源の負担も増加し、熱発生を増加させることで動
作効率の減少を招来し、構造上の歪みを増やすことで寿
命が短縮し（上述した熱的変調の欠点と同様）、長波長
および短波長の閾値の間の大きな相違には波長が切り替
わる際に大きな熱遷移が発生する、などがある。
【００１２】単一周波数レーザーの出力強度を増加させ
るためには、多量子井戸レーザーの井戸の全てが完全に
同一の構造をなして、全ての井戸の量子準位が同一のエ
ネルギー・バンドギャップに整列するようにさせること
が示唆されている。この方法では、それぞれの井戸の出
力は同一波長で協働し、これによってレーザーの利得が
向上することになる。多波長レーザーにおける強度低下
を補償するような開示または教唆は行なわれていない。
るためには、多量子井戸レーザーの井戸の全てが完全に
同一の構造をなして、全ての井戸の量子準位が同一のエ
ネルギー・バンドギャップに整列するようにさせること
が示唆されている。この方法では、それぞれの井戸の出
力は同一波長で協働し、これによってレーザーの利得が
向上することになる。多波長レーザーにおける強度低下
を補償するような開示または教唆は行なわれていない。
【００１３】既知の各種の方法ならびに装置のさらなる
欠点には、出力波長の変化に起因し、またはこれに必要
な温度循環が、レーザーの寿命が明らかに短縮されるよ
うな点にまでしばしばレーザー性能の低下を加速させる
ことと、多くの方法ならびに装置は装置の動作中に波長
を調節するためには適当ではない（つまり、レーザービ
ームの経路内に回折格子を一旦設置してしまうと、レー
ザーに帰還する波長を変化させるための回折格子または
フィルターの実際的かつ正確な調整または変更が不可能
である）こと、隣接するレーザーに影響することなくレ
ーザーアレイのうちの一つのレーザーだけを正確に加熱
することが不可能ではないとしても極めて難しい（これ
はまたトランジスタなど他の装置に極めて接近してレー
ザーを動作させる場合、小規模集積システム内でレーザ
ーを動作させる場合に問題となる）こと、また多くの方
法ならびに装置は例えばレーザーの温度を変化させるた
めのさらなる装置および制御が必要であること、が含ま
れる。
欠点には、出力波長の変化に起因し、またはこれに必要
な温度循環が、レーザーの寿命が明らかに短縮されるよ
うな点にまでしばしばレーザー性能の低下を加速させる
ことと、多くの方法ならびに装置は装置の動作中に波長
を調節するためには適当ではない（つまり、レーザービ
ームの経路内に回折格子を一旦設置してしまうと、レー
ザーに帰還する波長を変化させるための回折格子または
フィルターの実際的かつ正確な調整または変更が不可能
である）こと、隣接するレーザーに影響することなくレ
ーザーアレイのうちの一つのレーザーだけを正確に加熱
することが不可能ではないとしても極めて難しい（これ
はまたトランジスタなど他の装置に極めて接近してレー
ザーを動作させる場合、小規模集積システム内でレーザ
ーを動作させる場合に問題となる）こと、また多くの方
法ならびに装置は例えばレーザーの温度を変化させるた
めのさらなる装置および制御が必要であること、が含ま
れる。
【００１４】特に高い出力周波数において出力強度を増
加させることが可能な同軸放射型多波長レーザーで、同
時に高出力周波数でも閾値電流の増加を最小限に止めら
れるようなレーザーが技術的に実際に必要とされてい
る。最長および最短の動作波長の閾値間での差がゼロで
はないが最小の多波長レーザーを動作させうることも別
の必要性である。また技術的に求められているのは、大
幅に離れた二つの波長で同時に動作しうるレーザーであ
る。最後に、基本的（ガウス式）レーザーモードＴＥ00
へ内部光学利得を適合させる改良による多波長レーザー
を提供しうることが望ましい。後述するように、本発明
の多くの態様はこれらの必要性に準拠するものである。
加させることが可能な同軸放射型多波長レーザーで、同
時に高出力周波数でも閾値電流の増加を最小限に止めら
れるようなレーザーが技術的に実際に必要とされてい
る。最長および最短の動作波長の閾値間での差がゼロで
はないが最小の多波長レーザーを動作させうることも別
の必要性である。また技術的に求められているのは、大
幅に離れた二つの波長で同時に動作しうるレーザーであ
る。最後に、基本的（ガウス式）レーザーモードＴＥ00
へ内部光学利得を適合させる改良による多波長レーザー
を提供しうることが望ましい。後述するように、本発明
の多くの態様はこれらの必要性に準拠するものである。
【００１５】本発明は、これまでに利用可能だった以上
に均等な動作の短波長および長波長における出力強度を
有する多波長ダイオードレーザー光源を提供することに
よって最新技術を進歩させるものである。本発明の骨子
は、少なくとも二つの隣接する量子井戸の異なるエネル
ギーバンド数のエネルギーバンドを整列させるように多
量子井戸活動層の量子井戸の構造化をなすことにある。
に均等な動作の短波長および長波長における出力強度を
有する多波長ダイオードレーザー光源を提供することに
よって最新技術を進歩させるものである。本発明の骨子
は、少なくとも二つの隣接する量子井戸の異なるエネル
ギーバンド数のエネルギーバンドを整列させるように多
量子井戸活動層の量子井戸の構造化をなすことにある。
【００１６】本発明のダイオードレーザー光源の構造
は、上下の被覆層の間に配置したＭＱＷ活動層を含む。
少なくとも２種類の井戸、浅い井戸と深い井戸が活動層
内に形成される。浅い井戸は少なくともこれに閉じ込め
られる一つのエネルギーバンドを有するように形成さ
れ、深い井戸は少なくともこれに閉じ込められる二つの
エネルギーバンドを有するように形成される。浅い井戸
と深い井戸の深さ、厚み、材料組成は、浅い井戸の第１
のエネルギーバンドが深い井戸の第２のエネルギーバン
ドと同一のエネルギー準位となるように選択される。も
しくは浅い井戸の第１のエネルギーバンドと深い井戸の
第３のエネルギーバンドの間、浅い井戸の第２のエネル
ギーバンドと深い井戸の第３のエネルギーバンドの間、
などで井戸の深さ、厚み、材料組成に基づいて整列させ
ることもできる。エネルギーバンドの整列によって深い
井戸からの担体の再結合が浅い井戸からの担体の再結合
を増加させられるようになる。それぞれのエネルギーバ
ンドにおける再結合は単一の出力波長に対応するので、
エネルギーバンドの整列は整列したエネルギーバンドに
対応する出力波長（例えば浅い井戸の第１のエネルギー
バンドに対応する波長）における利得を増加させること
ができる。
は、上下の被覆層の間に配置したＭＱＷ活動層を含む。
少なくとも２種類の井戸、浅い井戸と深い井戸が活動層
内に形成される。浅い井戸は少なくともこれに閉じ込め
られる一つのエネルギーバンドを有するように形成さ
れ、深い井戸は少なくともこれに閉じ込められる二つの
エネルギーバンドを有するように形成される。浅い井戸
と深い井戸の深さ、厚み、材料組成は、浅い井戸の第１
のエネルギーバンドが深い井戸の第２のエネルギーバン
ドと同一のエネルギー準位となるように選択される。も
しくは浅い井戸の第１のエネルギーバンドと深い井戸の
第３のエネルギーバンドの間、浅い井戸の第２のエネル
ギーバンドと深い井戸の第３のエネルギーバンドの間、
などで井戸の深さ、厚み、材料組成に基づいて整列させ
ることもできる。エネルギーバンドの整列によって深い
井戸からの担体の再結合が浅い井戸からの担体の再結合
を増加させられるようになる。それぞれのエネルギーバ
ンドにおける再結合は単一の出力波長に対応するので、
エネルギーバンドの整列は整列したエネルギーバンドに
対応する出力波長（例えば浅い井戸の第１のエネルギー
バンドに対応する波長）における利得を増加させること
ができる。
【００１７】井戸の数と選択した量子準位の整列で出力
強度のプロファイルが決まる。レーザー案内層内で適切
に井戸を配置することにより、出力強度プロファイルを
所望の出力モード、例えば基本モードＴＥ00に合致させ
ることが容易になる。均一な帯域充満は井戸間のトンネ
ルまたは全井戸への同時注入によって行なわれる。
強度のプロファイルが決まる。レーザー案内層内で適切
に井戸を配置することにより、出力強度プロファイルを
所望の出力モード、例えば基本モードＴＥ00に合致させ
ることが容易になる。均一な帯域充満は井戸間のトンネ
ルまたは全井戸への同時注入によって行なわれる。
【００１８】本発明は二次元量子化構造（「量子配
線」）および三次元量子化構造（「量子ドット」）への
用途を拡大する。これらの場合、量子化領域はそれぞれ
二つまたは三つの量子数で示すことができ、また本発明
は二つの領域間で少なくとも量子数の一つが整列したエ
ネルギーバンドと異なる部分において実現される。
線」）および三次元量子化構造（「量子ドット」）への
用途を拡大する。これらの場合、量子化領域はそれぞれ
二つまたは三つの量子数で示すことができ、また本発明
は二つの領域間で少なくとも量子数の一つが整列したエ
ネルギーバンドと異なる部分において実現される。
【００１９】本発明の範囲ならびに従来技術の方法と装
置に関連した問題を解決する方法は添付の図面と請求の
範囲を参照しつつ以下の詳細な説明を読み進むにしたが
って一層明らかなものとなろう。
置に関連した問題を解決する方法は添付の図面と請求の
範囲を参照しつつ以下の詳細な説明を読み進むにしたが
って一層明らかなものとなろう。
【００２０】図１は従来技術によるＧａＡｓ／Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ量子井戸構造の典型的な領域・状態図で一連
のとびとびのエネルギー準位（「量子準位」）が得られ
る一次元量子化を図示したものである。
ａ1-x Ａｓ量子井戸構造の典型的な領域・状態図で一連
のとびとびのエネルギー準位（「量子準位」）が得られ
る一次元量子化を図示したものである。
【００２１】図２は本発明の一つの実施例による基本的
量子井戸レーザー構造を示す。
量子井戸レーザー構造を示す。
【００２２】図３ａおよび図３ｂは従来技術の計算した
電子（図３ａ）と正孔（図３ｂ）のＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａ
ｓ層間に挟まれた厚みＬz のＧａＡｓ量子井戸における
量子化準位についてのエネルギーを示す。
電子（図３ａ）と正孔（図３ｂ）のＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａ
ｓ層間に挟まれた厚みＬz のＧａＡｓ量子井戸における
量子化準位についてのエネルギーを示す。
【００２３】図４ａおよび図４ｂは本発明により生成し
た二つの量子井戸を含む活動層の２種類のことなる構成
の略図である。
た二つの量子井戸を含む活動層の２種類のことなる構成
の略図である。
【００２４】図５ａ，図６ａ、図５ｂ，図６ｂはそれぞ
れ、本発明の２種類の異なる実施例にしたがい、レーザ
ー案内層内のレーザー発振モードについての、強度プロ
ファイルに対する二つの量子井戸の位置の略図とその強
度プロファイルの摸式図である。
れ、本発明の２種類の異なる実施例にしたがい、レーザ
ー案内層内のレーザー発振モードについての、強度プロ
ファイルに対する二つの量子井戸の位置の略図とその強
度プロファイルの摸式図である。
【００２５】図７は本発明の一つの実施例にしたがって
形成した量子井戸活動層を有する多波長同軸放射ダイオ
ードレーザー内に電流を注入するために用いるダイオー
ドレーザー構造の略図である。
形成した量子井戸活動層を有する多波長同軸放射ダイオ
ードレーザー内に電流を注入するために用いるダイオー
ドレーザー構造の略図である。
【００２６】図８ａおよび図８ｂは本発明にしたがって
形成した３つの量子井戸を含む活動層の２種類の異なる
構成の略図である。
形成した３つの量子井戸を含む活動層の２種類の異なる
構成の略図である。
【００２７】図９ａおよび図９ｂはそれぞれ、本発明の
特定の好適実施例にしたがい、レーザー案内層内のレー
ザー発振モードについての、強度プロファイルに対する
三つの量子井戸の位置の略図とその強度プロファイルの
摸式図である。
特定の好適実施例にしたがい、レーザー案内層内のレー
ザー発振モードについての、強度プロファイルに対する
三つの量子井戸の位置の略図とその強度プロファイルの
摸式図である。
【００２８】図１０ａは量子井戸へ供給される様々な担
体密度、または等価電流のレベルにおける単一量子井戸
活動層でのモード内利得の従来技術による計算である。
体密度、または等価電流のレベルにおける単一量子井戸
活動層でのモード内利得の従来技術による計算である。
【００２９】図１０ｂは本発明により形成された多量子
井戸を含む活動層からえられた利得拡大を図示したもの
である。
井戸を含む活動層からえられた利得拡大を図示したもの
である。
【００３０】図１１は本発明により形成された量子井戸
活動層を有する多波長同軸放射ダイオードレーザーの動
作波長を選択するために使用されるレーザー構造の略図
である。
活動層を有する多波長同軸放射ダイオードレーザーの動
作波長を選択するために使用されるレーザー構造の略図
である。
【００３１】図１２は、レーザー空洞内の光学的損失の
変動が、どのように本発明により形成された多量子井戸
活動層の波長切り換えを可能とするかを図示したもので
ある。
変動が、どのように本発明により形成された多量子井戸
活動層の波長切り換えを可能とするかを図示したもので
ある。
【００３２】図１３ａ、図１３ｂ、図１４は本発明によ
り形成された多量子井戸活動層を使用するレーザー構造
の別の実施例の略図である。
り形成された多量子井戸活動層を使用するレーザー構造
の別の実施例の略図である。
【００３３】図１５は二次元での担体量子化領域を有す
る活動層の構造の略図で、本発明によるエネルギーバン
ドのラベル付けを図示したものである。
る活動層の構造の略図で、本発明によるエネルギーバン
ドのラベル付けを図示したものである。
【００３４】一般に、上述の図面のそれぞれの間で同一
の要素を示すために同一の参照番号を使用するものとす
る。
の要素を示すために同一の参照番号を使用するものとす
る。
【００３５】二つまたはそれ以上の波長で安定な動作が
可能で、これらの波長の一つまたはそれ以上で閾値電流
を減少し、また短波長で出力強度が増加するレーザーを
提供するため、基本的な量子井戸レーザー構造を以下に
詳述するようないくつかの変更を行なって製造した。図
２を参照すると、基本的量子井戸レーザー構造１０が図
示してある。これはｎ型ＧａＡｓ基板１２を含み、この
上にｎ型Ａｌx Ｇａ1- x Ａｓ被覆層１４、ｘ＞ｙのＡｌ
y Ｇａ1-y Ａｓ案内層１６、詳細については後述するＧ
ａＡｓ量子井戸活動層１８、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ案内層
２０、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ被覆層２２、ｐ+ 型保護
層２４がエピタキシャル配置してある。ＧａＡｓ量子井
戸活動層１８はそれぞれがｐ、ｎ、または不純物を拡散
していないＧａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ
による複数の交互の層２６および２８よりなる。最小
限、層２６と層２８のそれぞれが一層づつ提供され、さ
らに詳述するように、各層の数、厚み、組成は本発明の
目的を達成するために変化することもありうる。層２６
および２８のそれぞれの厚みはブログリー波長の担体の
単位で、一つの方向において層が上述した量子寸法の効
果を呈するようになす（すなわち、担体は異なる量子準
位に量子化される）。
可能で、これらの波長の一つまたはそれ以上で閾値電流
を減少し、また短波長で出力強度が増加するレーザーを
提供するため、基本的な量子井戸レーザー構造を以下に
詳述するようないくつかの変更を行なって製造した。図
２を参照すると、基本的量子井戸レーザー構造１０が図
示してある。これはｎ型ＧａＡｓ基板１２を含み、この
上にｎ型Ａｌx Ｇａ1- x Ａｓ被覆層１４、ｘ＞ｙのＡｌ
y Ｇａ1-y Ａｓ案内層１６、詳細については後述するＧ
ａＡｓ量子井戸活動層１８、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ案内層
２０、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ被覆層２２、ｐ+ 型保護
層２４がエピタキシャル配置してある。ＧａＡｓ量子井
戸活動層１８はそれぞれがｐ、ｎ、または不純物を拡散
していないＧａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ
による複数の交互の層２６および２８よりなる。最小
限、層２６と層２８のそれぞれが一層づつ提供され、さ
らに詳述するように、各層の数、厚み、組成は本発明の
目的を達成するために変化することもありうる。層２６
および２８のそれぞれの厚みはブログリー波長の担体の
単位で、一つの方向において層が上述した量子寸法の効
果を呈するようになす（すなわち、担体は異なる量子準
位に量子化される）。
【００３６】本構造は単に本発明の典型的な実施例の一
つであり、その他の、例えば構造１０のアレイ（図示し
ていない）、２方向の量子準位を有する構造またはいわ
ゆる「量子配線」、３方向の量子準位を有する構造また
はいわゆる「量子ドット」、などの例えばＭＯＣＶＤ、
ＬＰＥ、不純物の導入による層の撹拌（「ＩＩＬＤ」）
などにより製造されたものも同様に本発明の好適実施例
とすることができる。よって、本明細書は本発明の範囲
に限定するものとして読まれるべきではなく、むしろ本
発明における請求の例として解釈されるべきである。
つであり、その他の、例えば構造１０のアレイ（図示し
ていない）、２方向の量子準位を有する構造またはいわ
ゆる「量子配線」、３方向の量子準位を有する構造また
はいわゆる「量子ドット」、などの例えばＭＯＣＶＤ、
ＬＰＥ、不純物の導入による層の撹拌（「ＩＩＬＤ」）
などにより製造されたものも同様に本発明の好適実施例
とすることができる。よって、本明細書は本発明の範囲
に限定するものとして読まれるべきではなく、むしろ本
発明における請求の例として解釈されるべきである。
【００３７】上述のように、量子井戸に閉じ込められた
電子と正孔は量子井戸層と直角の方向にとびとびのエネ
ルギーを持つ状態でのみ存在する。これらの量子化され
た状態またはエネルギー準位は整数の量子数で表現され
る。光は伝導帯のｎ番目のエネルギー準位にある電子が
同一量子井戸の荷電子帯のｍ番目のエネルギー準位にあ
る正孔と再結合する際に生成される。この遷移によって
生成された光子のエネルギーＥλは Ｅλ＝Ｅg ＋ΔＥcn＋ΔＥvm （６） によって与えられる。ここでＥg は量子井戸の材料の本
来のバンドギャップ・エネルギー、ΔＥcnは伝導帯辺縁
に対してｎ番目のエネルギー準位に閉じこめられている
電子のエネルギー、ΔＥvmは荷電子帯辺縁に対してｍ番
目のエネルギー準位に閉じ込められている正孔のエネル
ギーである。ΔＥcnは量子井戸の厚さ、および量子井戸
の伝導帯辺縁と、隣接するワイドギャップ閉じ込める
層、例えばＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ層１６および２０（図
２）の伝導帯辺縁との間のエネルギー格差Ｖcbによって
決定される。格差Ｖcbは量子井戸の相対的な組成とこれ
に隣接するワイドギャップの材質で固定される。同様
に、ΔＥvmは量子井戸の厚み、および量子井戸の荷電子
帯辺縁と、隣接するワイドギャップ閉じ込め層、例えば
Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層１６および２０（図２）の荷電子
帯辺縁の間のエネルギー格差Ｖvbによって決定される。
格差Ｖvbは量子井戸の相対的な組成とこれに隣接するワ
イドギャップの材質で固定される。ΔＥcnは以下の方程
式の解で与えられる。 ［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2tan｛［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍe（Ｖcb-ΔＥcn）/ ｈ2］1/2 （７ａ） ［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2cot｛［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍe （Ｖcb- ΔＥcn）/ ｈ2 ］1/2 （７ｂ） ここで電子の実効質量はｍe ＝０．０６７ｍ0 （ｍ0 は
自由電子質量）、Ｌzは量子井戸の厚み、h はプランク
定数を２πで除したものである。第１の方程式は量子井
戸内で空間的に対称な電子状態のエネルギーを決定し、
第２の方程式は空間的に非対称名量子井戸内の電子状態
のエネルギーを決定する。同様に、量子井戸内にある正
孔の結合エネルギーΔＥvmは次の方程式の解として求ま
る。 ［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2tan｛［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍh （Ｖvb- ΔＥvm）/ ｈ2 ］1/2 （８ａ） ［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2cot｛［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2 ｝ ＝［２ｍh （Ｖvb- ΔＥvm）/ ｈ2 ］1/2 （８ｂ） ここでｍh は正孔の質量である。ＧａＡｓは荷電子帯に
二つの腕を有しているので、ｍh は二つの値、０．４５
ｍ0 （「重い正孔」を表す）または０．０８２ｍ
0 （「軽い正孔」を表す）の一方を有することができ
る。ある電子と重い正孔の再結合は通常GaAs量子井戸内
にレーザー発振を惹起する遷移であるのが普通である。
よって、本発明の目的から、ここでは重い正孔との再結
合だけを考慮することとする。さらに電子と正孔の波動
関数の空間的分散により、電子と正孔の再結合はｎ≠ｍ
の場合ほとんど禁止される。
電子と正孔は量子井戸層と直角の方向にとびとびのエネ
ルギーを持つ状態でのみ存在する。これらの量子化され
た状態またはエネルギー準位は整数の量子数で表現され
る。光は伝導帯のｎ番目のエネルギー準位にある電子が
同一量子井戸の荷電子帯のｍ番目のエネルギー準位にあ
る正孔と再結合する際に生成される。この遷移によって
生成された光子のエネルギーＥλは Ｅλ＝Ｅg ＋ΔＥcn＋ΔＥvm （６） によって与えられる。ここでＥg は量子井戸の材料の本
来のバンドギャップ・エネルギー、ΔＥcnは伝導帯辺縁
に対してｎ番目のエネルギー準位に閉じこめられている
電子のエネルギー、ΔＥvmは荷電子帯辺縁に対してｍ番
目のエネルギー準位に閉じ込められている正孔のエネル
ギーである。ΔＥcnは量子井戸の厚さ、および量子井戸
の伝導帯辺縁と、隣接するワイドギャップ閉じ込める
層、例えばＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ層１６および２０（図
２）の伝導帯辺縁との間のエネルギー格差Ｖcbによって
決定される。格差Ｖcbは量子井戸の相対的な組成とこれ
に隣接するワイドギャップの材質で固定される。同様
に、ΔＥvmは量子井戸の厚み、および量子井戸の荷電子
帯辺縁と、隣接するワイドギャップ閉じ込め層、例えば
Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ層１６および２０（図２）の荷電子
帯辺縁の間のエネルギー格差Ｖvbによって決定される。
格差Ｖvbは量子井戸の相対的な組成とこれに隣接するワ
イドギャップの材質で固定される。ΔＥcnは以下の方程
式の解で与えられる。 ［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2tan｛［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍe（Ｖcb-ΔＥcn）/ ｈ2］1/2 （７ａ） ［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2cot｛［２ｍe ΔＥcn／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍe （Ｖcb- ΔＥcn）/ ｈ2 ］1/2 （７ｂ） ここで電子の実効質量はｍe ＝０．０６７ｍ0 （ｍ0 は
自由電子質量）、Ｌzは量子井戸の厚み、h はプランク
定数を２πで除したものである。第１の方程式は量子井
戸内で空間的に対称な電子状態のエネルギーを決定し、
第２の方程式は空間的に非対称名量子井戸内の電子状態
のエネルギーを決定する。同様に、量子井戸内にある正
孔の結合エネルギーΔＥvmは次の方程式の解として求ま
る。 ［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2tan｛［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2｝ ＝［２ｍh （Ｖvb- ΔＥvm）/ ｈ2 ］1/2 （８ａ） ［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2cot｛［２ｍh ΔＥvm／ｈ2 ］1/2 Ｌz /2 ｝ ＝［２ｍh （Ｖvb- ΔＥvm）/ ｈ2 ］1/2 （８ｂ） ここでｍh は正孔の質量である。ＧａＡｓは荷電子帯に
二つの腕を有しているので、ｍh は二つの値、０．４５
ｍ0 （「重い正孔」を表す）または０．０８２ｍ
0 （「軽い正孔」を表す）の一方を有することができ
る。ある電子と重い正孔の再結合は通常GaAs量子井戸内
にレーザー発振を惹起する遷移であるのが普通である。
よって、本発明の目的から、ここでは重い正孔との再結
合だけを考慮することとする。さらに電子と正孔の波動
関数の空間的分散により、電子と正孔の再結合はｎ≠ｍ
の場合ほとんど禁止される。
【００３８】図３ａおよび図３ｂは二つのＡｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓ閉じ込め層の間に挟まれたＧａＡｓ層での電子
と正孔のエネルギーの値を示す。厚み１００Åの井戸を
例として考えると、ΔＥc1＝４０ｍｅＶ、ΔＥc2＝１４
８ｍｅＶ、ΔＥv1＝６ｍｅＶ、ΔＥv2＝２２ｍｅＶが得
られる。ＧａＡｓではＥｇ＝４０ｍｅＶであるから、最
低のエネルギー準位ｎ＝ｍ＝１における再結合はＥλ＝
１．４２４＋０．０４０＋０．００６＝１．４７０ｅＶ
で発生する。方程式（５）からλ＝（１２３９８／１．
４７）≒８４３ｎｍが得られる。次に高いエネルギー準
位ｎ＝ｍ＝２での再結合は、Ｅλ＝１．４２４＋０．１
４８＋０．０２２＝１．５９４ｅＶで発生し、ここから
λ＝（１２３９８／１．５９４）≒７７８ｎｍが得られ
る。
0.65Ａｓ閉じ込め層の間に挟まれたＧａＡｓ層での電子
と正孔のエネルギーの値を示す。厚み１００Åの井戸を
例として考えると、ΔＥc1＝４０ｍｅＶ、ΔＥc2＝１４
８ｍｅＶ、ΔＥv1＝６ｍｅＶ、ΔＥv2＝２２ｍｅＶが得
られる。ＧａＡｓではＥｇ＝４０ｍｅＶであるから、最
低のエネルギー準位ｎ＝ｍ＝１における再結合はＥλ＝
１．４２４＋０．０４０＋０．００６＝１．４７０ｅＶ
で発生する。方程式（５）からλ＝（１２３９８／１．
４７）≒８４３ｎｍが得られる。次に高いエネルギー準
位ｎ＝ｍ＝２での再結合は、Ｅλ＝１．４２４＋０．１
４８＋０．０２２＝１．５９４ｅＶで発生し、ここから
λ＝（１２３９８／１．５９４）≒７７８ｎｍが得られ
る。
【００３９】本発明では一つの量子井戸の伝導帯でｎ番
目の準位がＭＱＷ活動層内の一つまたはそれ以上の別の
量子井戸の伝導帯でｎ’番目（ｎ＞ｎ’）の準位と整列
する必要がある。二つの量子井戸が帯域図で相互に隣接
し（すなわち量子井戸活動層中で一方が他方のすぐ上ま
たは下に配置され）ていることが望ましいが、必ずしも
このように配置されなくともよい。異なる量子数のエネ
ルギー準位は量子. 戸層の厚みおよび／または組成を適
切に選択することで整列する。
目の準位がＭＱＷ活動層内の一つまたはそれ以上の別の
量子井戸の伝導帯でｎ’番目（ｎ＞ｎ’）の準位と整列
する必要がある。二つの量子井戸が帯域図で相互に隣接
し（すなわち量子井戸活動層中で一方が他方のすぐ上ま
たは下に配置され）ていることが望ましいが、必ずしも
このように配置されなくともよい。異なる量子数のエネ
ルギー準位は量子. 戸層の厚みおよび／または組成を適
切に選択することで整列する。
【００４０】こうした多波長活動層が設計される手順を
示すために、図４ａに図示してあるようなGaAs井戸とAl
0.35Ga0.65As閉じ込め層よりなる二つの井戸システムを
考える。量子井戸の適切な厚みを決定するため、井戸１
の厚みが便利な値、例えばＬz ＝１００Åとなるように
選択し、図３ａおよび図３ｂを用いて井戸１でのｎ＝２
準位が井戸２でのｎ’＝１準位と整列するために必要な
井戸２の幅を決定する。選択は図３ａおよび図３ｂでの
模式的な矢印にそって、i-ii-iiiの順番に実行する。よ
って、方程式（６）から量子井戸１内の再結合が
（Ｅc1)1から（Ｅv1)1まで、Ｅλ＝１．４２４ｅＶ＋
０．０４ｅＶ＋０．００６ｅＶ＝１．４７０ｅＶに等し
い、すなわちλ＝８４３ｎｍに相当する光子エネルギー
と、（Ｅc2)2から（Ｅv1)2まで、Ｅλ＝１．４２４ｅＶ
＋０．１４８ｅＶ＋０．０２２ｅＶに等しい、すなわち
λ＝７７８ｎｍに相当する光エネルギーで発生する。量
子井戸２での再結合は（Ｅc1)2から（Ｅv1)2まで、Ｅλ
＝１．４２４ｅＶ＋０．１４８ｅＶ＋０．０２２ｅＶ＝
１．５９４ｅＶに等しい、すなわちλ＝７７８ｎｍに相
当する光エネルギーでのみ発生する。これは井戸２での
最低の量子化エネルギーであることによる。第２の量子
井戸の厚みは段階iii から〜４０Åとなるように決定さ
れる。
示すために、図４ａに図示してあるようなGaAs井戸とAl
0.35Ga0.65As閉じ込め層よりなる二つの井戸システムを
考える。量子井戸の適切な厚みを決定するため、井戸１
の厚みが便利な値、例えばＬz ＝１００Åとなるように
選択し、図３ａおよび図３ｂを用いて井戸１でのｎ＝２
準位が井戸２でのｎ’＝１準位と整列するために必要な
井戸２の幅を決定する。選択は図３ａおよび図３ｂでの
模式的な矢印にそって、i-ii-iiiの順番に実行する。よ
って、方程式（６）から量子井戸１内の再結合が
（Ｅc1)1から（Ｅv1)1まで、Ｅλ＝１．４２４ｅＶ＋
０．０４ｅＶ＋０．００６ｅＶ＝１．４７０ｅＶに等し
い、すなわちλ＝８４３ｎｍに相当する光子エネルギー
と、（Ｅc2)2から（Ｅv1)2まで、Ｅλ＝１．４２４ｅＶ
＋０．１４８ｅＶ＋０．０２２ｅＶに等しい、すなわち
λ＝７７８ｎｍに相当する光エネルギーで発生する。量
子井戸２での再結合は（Ｅc1)2から（Ｅv1)2まで、Ｅλ
＝１．４２４ｅＶ＋０．１４８ｅＶ＋０．０２２ｅＶ＝
１．５９４ｅＶに等しい、すなわちλ＝７７８ｎｍに相
当する光エネルギーでのみ発生する。これは井戸２での
最低の量子化エネルギーであることによる。第２の量子
井戸の厚みは段階iii から〜４０Åとなるように決定さ
れる。
【００４１】各井戸が同一の厚みを有するような伝導帯
内の二つの量子井戸のｎ番目とｎ’番目の準位の整列
は、一つの井戸の組成をこれのバンドギャップが増加す
るように調節することで行なえる。この手順を示すため
に、図４ｂに示すようなＡｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ閉じ込め
層で分離されたひとつのＧａＡｓ井戸とひとつのＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ井戸よりなる二つの井戸のシステムを考え
る。双方の量子井戸は図解するため１００Åとした同一
の厚みを有している。Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ井戸の適切な
組成ｘを決定するために、量子井戸２におけるｎ’＝１
の遷移でのエネルギーが量子井戸１におけるｎ＝１の遷
移でのエネルギーと等しくなるように設定する。すなわ
ち、 （Ｅg)2＋（ΔＥc1)2＋（ΔＥV1)2 ＝（Ｅg)1＋（ΔＥc2)1＋（ΔＥv2)1 （９） （Ｅg)2について解き既知の値を代入すると、（Ｅg)2＝
１．５９４−０．０４０−０．００６＝１．５４８ｅＶ
が得られる。ここで１．５９４ｅＶは量子井戸１におけ
るｎ＝２の遷移について先に計算した遷移エネルギーで
ある。バンドギャップエネルギーとＡｌＧａＡｓにおけ
る合金組成の間の周知の関係から、バンドギャップエネ
ルギー１．５４８ｅＶはＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓに相当す
る。
内の二つの量子井戸のｎ番目とｎ’番目の準位の整列
は、一つの井戸の組成をこれのバンドギャップが増加す
るように調節することで行なえる。この手順を示すため
に、図４ｂに示すようなＡｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ閉じ込め
層で分離されたひとつのＧａＡｓ井戸とひとつのＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓ井戸よりなる二つの井戸のシステムを考え
る。双方の量子井戸は図解するため１００Åとした同一
の厚みを有している。Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ井戸の適切な
組成ｘを決定するために、量子井戸２におけるｎ’＝１
の遷移でのエネルギーが量子井戸１におけるｎ＝１の遷
移でのエネルギーと等しくなるように設定する。すなわ
ち、 （Ｅg)2＋（ΔＥc1)2＋（ΔＥV1)2 ＝（Ｅg)1＋（ΔＥc2)1＋（ΔＥv2)1 （９） （Ｅg)2について解き既知の値を代入すると、（Ｅg)2＝
１．５９４−０．０４０−０．００６＝１．５４８ｅＶ
が得られる。ここで１．５９４ｅＶは量子井戸１におけ
るｎ＝２の遷移について先に計算した遷移エネルギーで
ある。バンドギャップエネルギーとＡｌＧａＡｓにおけ
る合金組成の間の周知の関係から、バンドギャップエネ
ルギー１．５４８ｅＶはＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓに相当す
る。
【００４２】一つの量子井戸のｎ番目の準位と別の量子
井戸のｎ’番目の準位の整列は一方の井戸の厚みと組成
を同時に調節することで行なうことができる。
井戸のｎ’番目の準位の整列は一方の井戸の厚みと組成
を同時に調節することで行なうことができる。
【００４３】図示する目的で一方の井戸におけるｎ＝２
の準位と第２の井戸におけるｎ’＝１の準位の整列を詳
述してきた。ｎ＞ｎ’となるｎおよびｎ’の別の値を含
むことも本発明の一部である。よって、一方の井戸のｎ
＝３準位と第２の井戸のｎ’＝２の準位の整列または一
方の井戸のｎ＝３の準位と第２の井戸のｎ’＝１の準位
の整列は、一方の井戸の厚み、組成、または厚みと組成
の調節によって同じ方法で行なわれる。
の準位と第２の井戸におけるｎ’＝１の準位の整列を詳
述してきた。ｎ＞ｎ’となるｎおよびｎ’の別の値を含
むことも本発明の一部である。よって、一方の井戸のｎ
＝３準位と第２の井戸のｎ’＝２の準位の整列または一
方の井戸のｎ＝３の準位と第２の井戸のｎ’＝１の準位
の整列は、一方の井戸の厚み、組成、または厚みと組成
の調節によって同じ方法で行なわれる。
【００４４】本発明では同一活動層内の二つの量子井戸
におけるエネルギーバンドの整列を用いて、整列したエ
ネルギーバンドに対応する出力波長での利得を向上さ
せ、これによってその波長でのレーザー発振に必要とさ
れる閾値電流を減少させている。利得向上はレーザー案
内層内の光学モードの強度プロファイルに対して量子井
戸を正確に位置決めすることによって得られまた制御さ
れる。利得向上が得られる方法は図５ａから図６ｂを参
照することで理解されよう。λ1 で放射されたモード利
得Ｇ（λ1)はＡ（ｘ1)ｇ1(λ1)に比例する。ここでＡ
（ｘ1)はｘ1 でのモードの相対強度、ｇ1(λ1)はλ1 で
の量子井戸１内の媒体の光学利得である。同様にλ2 で
放射されたモード利得Ｇ（λ2)はＡ（ｘ1)ｇ1(λ2)＋Ａ
（ｘ2)ｇ2(λ2)に比例する。ここでｇ1(λ2)はλ2 での
量子井戸１における光学利得、Ａ（ｘ2)はｘ2 でのモー
ドの相対強度、ｇ2(λ2)はλ2 での量子井戸２における
光学利得である。λ2 における利得とλ1 における利得
の比をとると、 Ｇ（λ2)／Ｇ（λ1)＝［ｇ1(λ2)／ｇ1(λ1)］＋ ［Ａ（ｘ2)／Ａ（ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］ （１０) が得られる。右辺の第１項は量子井戸１についてλ2 で
の材質の利得とλ1 での材質の利得の比を表しており、
よってレーザー案内層内に第２の量子井戸なしの場合の
二つの遷移について相対的利得の量が与えられる。第２
の井戸の存在により、［Ａ（ｘ2)／Ａ（ｘ1)］［ｇ2(λ
2)／ｇ1(λ1)］によってλ2 での利得が増大する。ｇ
2(λ2)は量子井戸２における最低のエネルギー準位から
発生するので、担体密度の増加とあわせてｇ1(λ2)より
早く増大する。よって、図５ａおよび図５ｂに示したよ
うに、Ａ (ｘ2)＝Ａ (ｘ1)となるように量子井戸をレー
ザー案内層内の光学強度ピークのいずれかの側方に近付
けてまた対照的に配置することにより、λ2 でのモード
について閾値は一方の量子井戸だけから導出される利得
によるこれの閾値より小さくなることになる。井戸は
(Ｅc1)2と (Ｅc2)1の間のトンネル効果を許すのに充分
なだけ近接して配置することができる。
におけるエネルギーバンドの整列を用いて、整列したエ
ネルギーバンドに対応する出力波長での利得を向上さ
せ、これによってその波長でのレーザー発振に必要とさ
れる閾値電流を減少させている。利得向上はレーザー案
内層内の光学モードの強度プロファイルに対して量子井
戸を正確に位置決めすることによって得られまた制御さ
れる。利得向上が得られる方法は図５ａから図６ｂを参
照することで理解されよう。λ1 で放射されたモード利
得Ｇ（λ1)はＡ（ｘ1)ｇ1(λ1)に比例する。ここでＡ
（ｘ1)はｘ1 でのモードの相対強度、ｇ1(λ1)はλ1 で
の量子井戸１内の媒体の光学利得である。同様にλ2 で
放射されたモード利得Ｇ（λ2)はＡ（ｘ1)ｇ1(λ2)＋Ａ
（ｘ2)ｇ2(λ2)に比例する。ここでｇ1(λ2)はλ2 での
量子井戸１における光学利得、Ａ（ｘ2)はｘ2 でのモー
ドの相対強度、ｇ2(λ2)はλ2 での量子井戸２における
光学利得である。λ2 における利得とλ1 における利得
の比をとると、 Ｇ（λ2)／Ｇ（λ1)＝［ｇ1(λ2)／ｇ1(λ1)］＋ ［Ａ（ｘ2)／Ａ（ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］ （１０) が得られる。右辺の第１項は量子井戸１についてλ2 で
の材質の利得とλ1 での材質の利得の比を表しており、
よってレーザー案内層内に第２の量子井戸なしの場合の
二つの遷移について相対的利得の量が与えられる。第２
の井戸の存在により、［Ａ（ｘ2)／Ａ（ｘ1)］［ｇ2(λ
2)／ｇ1(λ1)］によってλ2 での利得が増大する。ｇ
2(λ2)は量子井戸２における最低のエネルギー準位から
発生するので、担体密度の増加とあわせてｇ1(λ2)より
早く増大する。よって、図５ａおよび図５ｂに示したよ
うに、Ａ (ｘ2)＝Ａ (ｘ1)となるように量子井戸をレー
ザー案内層内の光学強度ピークのいずれかの側方に近付
けてまた対照的に配置することにより、λ2 でのモード
について閾値は一方の量子井戸だけから導出される利得
によるこれの閾値より小さくなることになる。井戸は
(Ｅc1)2と (Ｅc2)1の間のトンネル効果を許すのに充分
なだけ近接して配置することができる。
【００４５】本発明の別の目的はλ2 とλ1 での閾値の
間の格差が最小となる構造を提供することである。この
目的は、量子井戸２を強度プロファイル最大に配置し、
また［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］が２より大きくなるよう
に、レーザー発振モードにおいて半値最大でｘ1 −ｘ2
が半値最大幅より大きく選択することにより達成され
る。これについては図６ａおよび図６ｂに図示してあ
る。結果として、λ2 におけるモードの利得は同一担体
密度でのλ1 において得られた利得に対して増強されて
おり、これらの閾値間の格差はｘ1 を適切に選択するこ
とで所望するように調節できることになる。この方法
で、λ2 とλ1 におけるレーザー発振での閾値間の格差
は０まで減少でき、これによって、レーザー案内層は所
望される場合には二つの広く離れた波長で同時にレーザ
ー発振することができる。
間の格差が最小となる構造を提供することである。この
目的は、量子井戸２を強度プロファイル最大に配置し、
また［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］が２より大きくなるよう
に、レーザー発振モードにおいて半値最大でｘ1 −ｘ2
が半値最大幅より大きく選択することにより達成され
る。これについては図６ａおよび図６ｂに図示してあ
る。結果として、λ2 におけるモードの利得は同一担体
密度でのλ1 において得られた利得に対して増強されて
おり、これらの閾値間の格差はｘ1 を適切に選択するこ
とで所望するように調節できることになる。この方法
で、λ2 とλ1 におけるレーザー発振での閾値間の格差
は０まで減少でき、これによって、レーザー案内層は所
望される場合には二つの広く離れた波長で同時にレーザ
ー発振することができる。
【００４６】レーザー案内層における光学モードについ
て半値最大となる全幅はほぼ１μｍが普通であるから、
量子井戸は０．５μｍまたはそれ以上離しておくべきで
ある。この距離は図２に示した被覆層１４および２２か
ら双方の井戸に担体を効率的に注入するためにはむしろ
広いといえる。しかしながら、これらの間の閉じ込め層
のバンドギャップを低くすることで、図５ａおよび図６
ｂにおいて破線で示したように、担体はこの間隙の井戸
間で効果的に結合されうる。こうした構造では、ｎ側か
ら注入された電子 (図５ａおよび図６ｂの右側から) は
量子井戸１に落ち込み、量子井戸２内で容易に熱拡散さ
れる。充分な数の担体を双方の井戸内に注入するための
好適実施例は、１９９１年１月２２日付ソーントン (Th
ornton)による米国特許第４，９８７，４６８号に開示
されたものなどのような横方向に注入するレーザー案内
層である。こうした構造５０の例を図７に示した。この
構造５０では、電子は案内層の横方向の延出を形成する
ために用いられるｎ型拡散領域５２から注入され、一方
正孔は領域５４のｐ型量子井戸に供給される。均一な多
量子井戸活動層を有しこのようにして得られたレーザー
は上述の特許で詳細が論じられているように極めて低い
閾値を呈する。
て半値最大となる全幅はほぼ１μｍが普通であるから、
量子井戸は０．５μｍまたはそれ以上離しておくべきで
ある。この距離は図２に示した被覆層１４および２２か
ら双方の井戸に担体を効率的に注入するためにはむしろ
広いといえる。しかしながら、これらの間の閉じ込め層
のバンドギャップを低くすることで、図５ａおよび図６
ｂにおいて破線で示したように、担体はこの間隙の井戸
間で効果的に結合されうる。こうした構造では、ｎ側か
ら注入された電子 (図５ａおよび図６ｂの右側から) は
量子井戸１に落ち込み、量子井戸２内で容易に熱拡散さ
れる。充分な数の担体を双方の井戸内に注入するための
好適実施例は、１９９１年１月２２日付ソーントン (Th
ornton)による米国特許第４，９８７，４６８号に開示
されたものなどのような横方向に注入するレーザー案内
層である。こうした構造５０の例を図７に示した。この
構造５０では、電子は案内層の横方向の延出を形成する
ために用いられるｎ型拡散領域５２から注入され、一方
正孔は領域５４のｐ型量子井戸に供給される。均一な多
量子井戸活動層を有しこのようにして得られたレーザー
は上述の特許で詳細が論じられているように極めて低い
閾値を呈する。
【００４７】図８ａおよび図８ｂは３つの量子井戸を用
いて短波長でのレーザー発振について閾値電流を減少さ
せるようにした本発明の別の好適実施例である。同一の
活動層内にある３つの量子井戸のエネルギーバンドの整
列で、上述した二つの量子井戸からなる実施例よりさら
に大きい、整列したエネルギーバンドに対応する出力波
長における利得の上昇を提供している。一つの量子井戸
の伝導帯におけるｎ番目の準位を、二つの隣接する井
戸、例えば第１の井戸のいずれかの側 (ここに配置する
ことは必須ではないが) でのｎ’番目の準位と整列する
ことは、図８ａに図示してあるように、二つの隣接する
井戸の厚みを減少させることにより、または図８ｂに図
示したように、同一の厚みを有する３つの井戸を用いて
もバンドギャップを増大するために二つの隣接する井戸
の組成を調節することにより、達成することができる。
この整列を達成するための手順はすでに述べまた図３ａ
と図３ｂに図示した手順と同様である。
いて短波長でのレーザー発振について閾値電流を減少さ
せるようにした本発明の別の好適実施例である。同一の
活動層内にある３つの量子井戸のエネルギーバンドの整
列で、上述した二つの量子井戸からなる実施例よりさら
に大きい、整列したエネルギーバンドに対応する出力波
長における利得の上昇を提供している。一つの量子井戸
の伝導帯におけるｎ番目の準位を、二つの隣接する井
戸、例えば第１の井戸のいずれかの側 (ここに配置する
ことは必須ではないが) でのｎ’番目の準位と整列する
ことは、図８ａに図示してあるように、二つの隣接する
井戸の厚みを減少させることにより、または図８ｂに図
示したように、同一の厚みを有する３つの井戸を用いて
もバンドギャップを増大するために二つの隣接する井戸
の組成を調節することにより、達成することができる。
この整列を達成するための手順はすでに述べまた図３ａ
と図３ｂに図示した手順と同様である。
【００４８】エネルギーバンドの整列はレーザー案内層
内のレーザー発振モードの強度プロファイルに対して量
子井戸を正確に位置決めすることによって短波長側での
レーザー発振モードの閾値を減少させるために用いられ
る。３井戸構造の利点はλ1およびλ2 で放射されるモ
ードの相対利得を考慮することによって簡単に理解され
る。図９ａにおいて最も厚い (または最も深い) 井戸１
は図９ａおよび図９ｂに図示したようにレーザー発振モ
ードの最大強度となる位置に配置してある。λ1 で放射
されたモードの利得Ｇ (λ1)はＡ (ｘ1)ｇ1(λ1)に比例
し、λ2 で放射されたモードの利得Ｇ (λ2)はＡ (ｘ1)
ｇ1(λ2)＋Ａ (ｘ2)ｇ2(λ2)＋Ａ (ｘ3)ｇ3(λ2)に比例
する。ここでＡ (ｘ3)はｘ3 でのモードの相対強度、ｇ
3(λ2)はλ2 での量子井戸３の光学利得である。λ1 に
対するλ2 の利得の比をとると、 Ｇ (λ2)／Ｇ (λ1)＝［ｇ1(λ2)／ｇ1(λ2)］＋ ［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］＋ ［Ａ (ｘ3)／Ａ (ｘ1)］［ｇ3(λ2)／ｇ1(λ1)］ (１１) が得られる。右辺の第１項は単一量子井戸でのλ1 に対
するλ2 の利得の比であるから、レーザー案内層内のほ
かの量子井戸なしの場合の二つの遷移についての相対利
得の量が与えられる。第２および第３の井戸の存在が
［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］＋［Ａ
(ｘ3)／Ａ (ｘ1)］［ｇ3(λ2)／ｇ1(λ1)］によってλ
2 での利得を増大させる。このようなＧ (λ2)に対する
関与は、量子井戸２または量子井戸３におけるエネルギ
ー準位ｎ＝１からの利得、すなわち (Ｅc1)2または (Ｅ
c2)3が量子井戸１内のエネルギー準位ｎ＝２からの利得
より早く電流によって増加するために、最も重要であ
る。言い替えると、３井戸構造への電流が増加すれば、
ｇ2(λ2)とｇ3(λ2)はｇ2(λ2)がｇ1(λ1)の準位に到達
するより大幅に少ない電流でｇ1(λ1)に到達する。よっ
てλ2 でのモードにおける閾値は単一井戸構造をなす場
合より低くなる。
内のレーザー発振モードの強度プロファイルに対して量
子井戸を正確に位置決めすることによって短波長側での
レーザー発振モードの閾値を減少させるために用いられ
る。３井戸構造の利点はλ1およびλ2 で放射されるモ
ードの相対利得を考慮することによって簡単に理解され
る。図９ａにおいて最も厚い (または最も深い) 井戸１
は図９ａおよび図９ｂに図示したようにレーザー発振モ
ードの最大強度となる位置に配置してある。λ1 で放射
されたモードの利得Ｇ (λ1)はＡ (ｘ1)ｇ1(λ1)に比例
し、λ2 で放射されたモードの利得Ｇ (λ2)はＡ (ｘ1)
ｇ1(λ2)＋Ａ (ｘ2)ｇ2(λ2)＋Ａ (ｘ3)ｇ3(λ2)に比例
する。ここでＡ (ｘ3)はｘ3 でのモードの相対強度、ｇ
3(λ2)はλ2 での量子井戸３の光学利得である。λ1 に
対するλ2 の利得の比をとると、 Ｇ (λ2)／Ｇ (λ1)＝［ｇ1(λ2)／ｇ1(λ2)］＋ ［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］＋ ［Ａ (ｘ3)／Ａ (ｘ1)］［ｇ3(λ2)／ｇ1(λ1)］ (１１) が得られる。右辺の第１項は単一量子井戸でのλ1 に対
するλ2 の利得の比であるから、レーザー案内層内のほ
かの量子井戸なしの場合の二つの遷移についての相対利
得の量が与えられる。第２および第３の井戸の存在が
［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］［ｇ2(λ2)／ｇ1(λ1)］＋［Ａ
(ｘ3)／Ａ (ｘ1)］［ｇ3(λ2)／ｇ1(λ1)］によってλ
2 での利得を増大させる。このようなＧ (λ2)に対する
関与は、量子井戸２または量子井戸３におけるエネルギ
ー準位ｎ＝１からの利得、すなわち (Ｅc1)2または (Ｅ
c2)3が量子井戸１内のエネルギー準位ｎ＝２からの利得
より早く電流によって増加するために、最も重要であ
る。言い替えると、３井戸構造への電流が増加すれば、
ｇ2(λ2)とｇ3(λ2)はｇ2(λ2)がｇ1(λ1)の準位に到達
するより大幅に少ない電流でｇ1(λ1)に到達する。よっ
てλ2 でのモードにおける閾値は単一井戸構造をなす場
合より低くなる。
【００４９】［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］と［Ａ (ｘ3)／Ａ
(ｘ1)］を最大にとることによって、Ｇ (λ2)がＧ (λ
1)に対して最大となることは明らかである。これは、全
ての量子井戸をレーザー発振モードの最大強度の位置に
近接して配置することで達成される。よって典型的な３
井戸構造は厚みが３０Åに等しいＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ
閉じ込め層によって厚みが４５Åに等しい二つのＧａＡ
ｓ井戸から離して配置した厚みが１００Åに等しいＧａ
Ａｓの中央部井戸を含む。３０Åの閉じ込め層だと、ト
ンネル効果は (Ｅc1)2と (Ｅc2)1と (Ｅc1)3の間で簡単
に発生し、全ての井戸への均一な担体の配分の維持を補
助する。
(ｘ1)］を最大にとることによって、Ｇ (λ2)がＧ (λ
1)に対して最大となることは明らかである。これは、全
ての量子井戸をレーザー発振モードの最大強度の位置に
近接して配置することで達成される。よって典型的な３
井戸構造は厚みが３０Åに等しいＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ
閉じ込め層によって厚みが４５Åに等しい二つのＧａＡ
ｓ井戸から離して配置した厚みが１００Åに等しいＧａ
Ａｓの中央部井戸を含む。３０Åの閉じ込め層だと、ト
ンネル効果は (Ｅc1)2と (Ｅc2)1と (Ｅc1)3の間で簡単
に発生し、全ての井戸への均一な担体の配分の維持を補
助する。
【００５０】一つの量子井戸のｎ番目の準位と他の２つ
の量子井戸のｎ’番目の準位の整列は二つの隣接する井
戸の厚みと組成を同時に調節することで行なうことがで
きる。
の量子井戸のｎ’番目の準位の整列は二つの隣接する井
戸の厚みと組成を同時に調節することで行なうことがで
きる。
【００５１】本発明の別の目的はλ2 とλ1 の間の格差
を最小限にするための構造を提供することである。この
目的は、量子井戸２および量子井戸３を強度プロファイ
ルの最大の近くに配置し、［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］と
［Ａ (ｘ3)／Ａ (ｘ1)］の比が２より大きくなるように
レーザー発振モードにおける半値最大での全幅の半分よ
りｘ1-ｘ2 およびｘ1-ｘ3 が大きくなるように選択する
ことで本実施例において達成することができる。その結
果、λ2 のモードの利得は同一担体密度でλ1 において
得られた利得と比べて増加し、これらの閾値間の格差を
所望するように調整することができる。レーザー案内層
内の光学モードにおける半値最大の全幅が通常は約1 μ
ｍであることから、量子井戸２および量子井戸３は量子
井戸１から０．５μｍまたはそれ以上離すべきである。
この距離は図２に示した構造１０の被覆層１４および２
２から双方の井戸に担体を効率的に注入するためにはむ
しろ広いといえる。しかしながら、これらの間の閉じ込
め層のバンドギャップを低くすることで、図５ａおよび
図６ａを参照しつつ上記で説明したように、担体はこの
間隙の井戸間で効果的に結合されうる。こうした構造で
は、ｎ側から注入された電子は量子井戸２および３に落
ち込み、量子井戸１内で容易に熱拡散される。充分な数
の担体を双方の井戸内に注入するための好適実施例は、
ソーントン (Thornton) による米国特許第４，９８７，
４６８号に開示されたものなどのような横方向に注入す
るレーザー案内層である。こうした構造の例を図７に示
した。
を最小限にするための構造を提供することである。この
目的は、量子井戸２および量子井戸３を強度プロファイ
ルの最大の近くに配置し、［Ａ (ｘ2)／Ａ (ｘ1)］と
［Ａ (ｘ3)／Ａ (ｘ1)］の比が２より大きくなるように
レーザー発振モードにおける半値最大での全幅の半分よ
りｘ1-ｘ2 およびｘ1-ｘ3 が大きくなるように選択する
ことで本実施例において達成することができる。その結
果、λ2 のモードの利得は同一担体密度でλ1 において
得られた利得と比べて増加し、これらの閾値間の格差を
所望するように調整することができる。レーザー案内層
内の光学モードにおける半値最大の全幅が通常は約1 μ
ｍであることから、量子井戸２および量子井戸３は量子
井戸１から０．５μｍまたはそれ以上離すべきである。
この距離は図２に示した構造１０の被覆層１４および２
２から双方の井戸に担体を効率的に注入するためにはむ
しろ広いといえる。しかしながら、これらの間の閉じ込
め層のバンドギャップを低くすることで、図５ａおよび
図６ａを参照しつつ上記で説明したように、担体はこの
間隙の井戸間で効果的に結合されうる。こうした構造で
は、ｎ側から注入された電子は量子井戸２および３に落
ち込み、量子井戸１内で容易に熱拡散される。充分な数
の担体を双方の井戸内に注入するための好適実施例は、
ソーントン (Thornton) による米国特許第４，９８７，
４６８号に開示されたものなどのような横方向に注入す
るレーザー案内層である。こうした構造の例を図７に示
した。
【００５２】本発明によって生成された多量子活動層に
より可能となる利得増大の一実施例として、図１０ａを
参照すると、単一量子井戸内の様々な担体密度の準位で
得られたモード内利得Ｇ (λ) が図示されている。低担
体密度では、利得スペクトルはλ1 で放射のある量子井
戸１内の再結合から起こるピークが一つの関数である。
担体密度が増加するにつれ、帯域充満が起こり、ｎ＝１
の準位での再結合からの利得が飽和しはじめ、担体は第
２の量子準位を占有し始める。その結果ｎ＝２の遷移に
対応する波長λ2 で利得の第２のピークが発生する。本
発明により形成されたＭＱＷ構造により可能となる利得
増大は図１０ｂの曲線９０で示してあり、ここでλ2 で
のモード内利得は、担体が量子井戸１のｎ＝２準位と他
の量子井戸のｎ’＝１準位を占有するためλ1 での利得
に対して大幅に増加している。よって、λ2 のモードで
の閾値は本発明によって形成されていないＳＱＷまたは
ＭＱＷ活動層で得られるよりも低い。
より可能となる利得増大の一実施例として、図１０ａを
参照すると、単一量子井戸内の様々な担体密度の準位で
得られたモード内利得Ｇ (λ) が図示されている。低担
体密度では、利得スペクトルはλ1 で放射のある量子井
戸１内の再結合から起こるピークが一つの関数である。
担体密度が増加するにつれ、帯域充満が起こり、ｎ＝１
の準位での再結合からの利得が飽和しはじめ、担体は第
２の量子準位を占有し始める。その結果ｎ＝２の遷移に
対応する波長λ2 で利得の第２のピークが発生する。本
発明により形成されたＭＱＷ構造により可能となる利得
増大は図１０ｂの曲線９０で示してあり、ここでλ2 で
のモード内利得は、担体が量子井戸１のｎ＝２準位と他
の量子井戸のｎ’＝１準位を占有するためλ1 での利得
に対して大幅に増加している。よって、λ2 のモードで
の閾値は本発明によって形成されていないＳＱＷまたは
ＭＱＷ活動層で得られるよりも低い。
【００５３】本発明では、レーザー放射の波長を選択す
る方法の一つはレーザー空洞内での損失を制御すること
による。この損失を制御する方法の一つは、従来技術で
周知のように、レーザー軸に沿って小さいが独立して接
触する変調器領域を導入することである。こうした構造
１００の実施例を図１１に図示してある。ここでは狭い
光学案内層１０２を使用して、レーザー空洞の増幅領域
１０４と変調領域１０６を光学的に結合しまた同時に電
気的に絶縁している。構造１００は例えばＩＩＬＤによ
って、またはその他の当業者に公知の技術によって製造
することができる。
る方法の一つはレーザー空洞内での損失を制御すること
による。この損失を制御する方法の一つは、従来技術で
周知のように、レーザー軸に沿って小さいが独立して接
触する変調器領域を導入することである。こうした構造
１００の実施例を図１１に図示してある。ここでは狭い
光学案内層１０２を使用して、レーザー空洞の増幅領域
１０４と変調領域１０６を光学的に結合しまた同時に電
気的に絶縁している。構造１００は例えばＩＩＬＤによ
って、またはその他の当業者に公知の技術によって製造
することができる。
【００５４】レーザー１００のレーザー案内層内部の波
長切り換えは変調領域１０６によって導入される光学損
失の制御によって達成される。レーザー発振する光子の
波長は図１２に示すように、増幅領域１０４の利得と変
調領域１０６での吸収を含めたレーザー空洞の損失が等
しくなる点で生成される。レーザー空洞内に存在する全
損失は変調領域１０６のバイアスレベルを、変調領域１
０６が逆バイアスまたはバイアスされていない場合に得
られる最大値Ｌmax から適切なレベルの電流を変調領域
１０６へ印加して得られる最小値Ｌmin へ変化させるこ
とで変動する。損失量は、増幅領域１０４への電流が狭
い (または浅い) 井戸内のｎ’＝１遷移が波及するのに
充分なだけ増加するまでＬmax がレーザー発振を阻止
し、λ2 でレーザー発振が発生するように選択される。
レーザー波長の精密なシフトは変調領域１０６により導
入された損失レベルＬmod によって次のように決定され
る。 Ｌmod ＝Ｌmax −Ｌmin (１２) λ2 での利得は、λ2 でのレーザー発振が発生するため
にはλ1 での最大利得より大きくなる必要がある。本発
明により導入された利得増大によって、この条件は本発
明によって形成されていないＳＱＷまたはＭＱＷ活動層
において得られた電流より低い電流で実現しうることに
なる。
長切り換えは変調領域１０６によって導入される光学損
失の制御によって達成される。レーザー発振する光子の
波長は図１２に示すように、増幅領域１０４の利得と変
調領域１０６での吸収を含めたレーザー空洞の損失が等
しくなる点で生成される。レーザー空洞内に存在する全
損失は変調領域１０６のバイアスレベルを、変調領域１
０６が逆バイアスまたはバイアスされていない場合に得
られる最大値Ｌmax から適切なレベルの電流を変調領域
１０６へ印加して得られる最小値Ｌmin へ変化させるこ
とで変動する。損失量は、増幅領域１０４への電流が狭
い (または浅い) 井戸内のｎ’＝１遷移が波及するのに
充分なだけ増加するまでＬmax がレーザー発振を阻止
し、λ2 でレーザー発振が発生するように選択される。
レーザー波長の精密なシフトは変調領域１０６により導
入された損失レベルＬmod によって次のように決定され
る。 Ｌmod ＝Ｌmax −Ｌmin (１２) λ2 での利得は、λ2 でのレーザー発振が発生するため
にはλ1 での最大利得より大きくなる必要がある。本発
明により導入された利得増大によって、この条件は本発
明によって形成されていないＳＱＷまたはＭＱＷ活動層
において得られた電流より低い電流で実現しうることに
なる。
【００５５】本発明により形成されたＭＱＷ構造からの
レーザー放射の波長を切り換えるための別の実施例が、
図１３ａ、図１３ｂ、図１４に図示してある。図１３ａ
では、レーザー空洞がそれぞれ別の光学損失を有する二
つの横方向に分離された案内層１２２および１２４に分
岐したレーザー１２０を示す。異なる光学損失レベルは
それぞれの案内層から、例えば一方の活動案内層１２６
の幅を他方の活動案内層１２８に対して狭めることによ
って達成することができる。
レーザー放射の波長を切り換えるための別の実施例が、
図１３ａ、図１３ｂ、図１４に図示してある。図１３ａ
では、レーザー空洞がそれぞれ別の光学損失を有する二
つの横方向に分離された案内層１２２および１２４に分
岐したレーザー１２０を示す。異なる光学損失レベルは
それぞれの案内層から、例えば一方の活動案内層１２６
の幅を他方の活動案内層１２８に対して狭めることによ
って達成することができる。
【００５６】これ以外で、図１３ｂに図示したように、
異なる光学損失レベルはレーザー装置１３０の各案内層
１３２および１３４で結合領域を適切に設計することで
達成可能である。この例では、領域１３４は案内領域１
０７によって利得領域１０５と光学的に結合しており、
一方領域１３２は利得領域１０５と極小の結合をなして
いるだけである。オフセットのあるレーザー案内層１３
２および１３４の間の極小の結合によって導入された損
失の増加は、案内層１３２からオフセットのついた経路
上でのレーザー発振を短波長側λ2 で発生させる。
異なる光学損失レベルはレーザー装置１３０の各案内層
１３２および１３４で結合領域を適切に設計することで
達成可能である。この例では、領域１３４は案内領域１
０７によって利得領域１０５と光学的に結合しており、
一方領域１３２は利得領域１０５と極小の結合をなして
いるだけである。オフセットのあるレーザー案内層１３
２および１３４の間の極小の結合によって導入された損
失の増加は、案内層１３２からオフセットのついた経路
上でのレーザー発振を短波長側λ2 で発生させる。
【００５７】これ以外で、図１４に図示したように、レ
ーザー装置１４０の二つの案内層１４２および１４４を
長さを変えて作ることもできる。長い案内層１４２は短
い案内層１４４より大きな全利得を有するため、長波長
側遷移λ1 でレーザー発振する。
ーザー装置１４０の二つの案内層１４２および１４４を
長さを変えて作ることもできる。長い案内層１４２は短
い案内層１４４より大きな全利得を有するため、長波長
側遷移λ1 でレーザー発振する。
【００５８】λ1 でのレーザー発振は図１３ａ、図１３
ｂ、図１４の実施例それぞれにおいて、それぞれの実施
例の位置１にあるスイッチ１５０により構造に電流を印
加することで得られる。この位置では、λ2 への接点に
電流が印加されず、その結果、吸収が大きいことからこ
の領域内でのレーザー発振は発生しない。レーザー発振
をλ1 からλ2 へ切り換えるには、位置２でスイッチを
介して増加した電流を印加する。この位置では、λ1 へ
の接点に電流が印加されず、その結果としてこの領域の
吸収が高いことからλ1 でのレーザー発振が抑止され
る。
ｂ、図１４の実施例それぞれにおいて、それぞれの実施
例の位置１にあるスイッチ１５０により構造に電流を印
加することで得られる。この位置では、λ2 への接点に
電流が印加されず、その結果、吸収が大きいことからこ
の領域内でのレーザー発振は発生しない。レーザー発振
をλ1 からλ2 へ切り換えるには、位置２でスイッチを
介して増加した電流を印加する。この位置では、λ1 へ
の接点に電流が印加されず、その結果としてこの領域の
吸収が高いことからλ1 でのレーザー発振が抑止され
る。
【００５９】λ1 とλ2 の同軸光放射はそれぞれの案内
層の光学経路に対してレーザー空洞の出力部分が共通し
ているため、指示のある出力面から得られることにな
る。これらの構造は、二つの端子間で切り換えられる電
流の供給源が一つだけ必要である点で、独立して変調さ
れる電流の供給源を二つ必要とする図１１の線型案内層
に対して有利である。
層の光学経路に対してレーザー空洞の出力部分が共通し
ているため、指示のある出力面から得られることにな
る。これらの構造は、二つの端子間で切り換えられる電
流の供給源が一つだけ必要である点で、独立して変調さ
れる電流の供給源を二つ必要とする図１１の線型案内層
に対して有利である。
【００６０】本発明は二つの方向で担体量子化の領域を
有する構造 (「量子配線」) へ延在する。このような例
では、量子化領域は二つの量子数、例えばｘとｙによっ
て示すことができ、少なくとも量子数の一つが整列した
エネルギーバンドを有する二つの領域の間で異なるよう
に本発明を実現できる。これを図１５に図示した。同様
に、本発明は三つの方向で担体量子化の領域を有する構
造 (「量子ドット」)へ延在できる。このような例で
は、担体量子化領域は三つの量子数で示され、さらに量
子数の少なくとも一つが整列したエネルギーバンドを有
する二つの領域の間で異なる必要がある。
有する構造 (「量子配線」) へ延在する。このような例
では、量子化領域は二つの量子数、例えばｘとｙによっ
て示すことができ、少なくとも量子数の一つが整列した
エネルギーバンドを有する二つの領域の間で異なるよう
に本発明を実現できる。これを図１５に図示した。同様
に、本発明は三つの方向で担体量子化の領域を有する構
造 (「量子ドット」)へ延在できる。このような例で
は、担体量子化領域は三つの量子数で示され、さらに量
子数の少なくとも一つが整列したエネルギーバンドを有
する二つの領域の間で異なる必要がある。
【００６１】さらに、一つの活動層内で複数の担体量子
化領域が存在できる。例えば、二重量子配線構造では、
本発明によるエネルギーバンドの整列を有するように設
定することができる。また、担体量子化領域は装置の異
なる平面内に配置でき、例えば積み重ね型量子配線も、
本発明によるエネルギーバンドの整列を有するように設
定することができる。
化領域が存在できる。例えば、二重量子配線構造では、
本発明によるエネルギーバンドの整列を有するように設
定することができる。また、担体量子化領域は装置の異
なる平面内に配置でき、例えば積み重ね型量子配線も、
本発明によるエネルギーバンドの整列を有するように設
定することができる。
【００６２】一般に、本発明に関係する当業者には、本
発明の構造上の様々な変化や広汎に異なる実施例ならび
に用途が本発明の精神および範囲から逸脱することなく
可能であろう。しかるに本請求の開示ならびに明細は図
示を目的としたものであって、あらゆる意味でこれに限
定されることを意図するものではない。
発明の構造上の様々な変化や広汎に異なる実施例ならび
に用途が本発明の精神および範囲から逸脱することなく
可能であろう。しかるに本請求の開示ならびに明細は図
示を目的としたものであって、あらゆる意味でこれに限
定されることを意図するものではない。
【図１】 従来技術によるＧａＡｓ／Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ量子井戸構造の典型的な領域・状態図で一連のとびと
びのエネルギー準位 (「量子準位」) が得られる一次元
量子化を図示したものである。
ｓ量子井戸構造の典型的な領域・状態図で一連のとびと
びのエネルギー準位 (「量子準位」) が得られる一次元
量子化を図示したものである。
【図２】 本発明の一つの実施例による基本的量子井戸
レーザー構造を示す。
レーザー構造を示す。
【図３】 従来技術の計算した電子（図３ａ）と正孔
（図３ｂ）のＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ層間に挟まれた厚み
Ｌz のＧａＡｓ量子井戸における量子化準位についての
エネルギーを示す。
（図３ｂ）のＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ層間に挟まれた厚み
Ｌz のＧａＡｓ量子井戸における量子化準位についての
エネルギーを示す。
【図４】 本発明により生成した二つの量子井戸を含む
活動層の２種類のことなる構成の略図である。
活動層の２種類のことなる構成の略図である。
【図５】 本発明の実施例にしたがい、レーザー案内層
内のレーザー発振モードについての、強度プロファイル
に対する二つの量子井戸の位置の略図とその強度プロフ
ァイルの摸式図である。
内のレーザー発振モードについての、強度プロファイル
に対する二つの量子井戸の位置の略図とその強度プロフ
ァイルの摸式図である。
【図６】 本発明の他の実施例にしたがい、レーザー案
内層内のレーザー発振モードについての、強度プロファ
イルに対する二つの量子井戸の位置の略図とその強度プ
ロファイルの摸式図である。
内層内のレーザー発振モードについての、強度プロファ
イルに対する二つの量子井戸の位置の略図とその強度プ
ロファイルの摸式図である。
【図７】 本発明の一つの実施例にしたがって形成した
量子井戸活動層を有する多波長同軸放射ダイオードレー
ザー内に電流を注入するために用いるダイオードレーザ
ー構造の略図である。
量子井戸活動層を有する多波長同軸放射ダイオードレー
ザー内に電流を注入するために用いるダイオードレーザ
ー構造の略図である。
【図８】 本発明にしたがって形成した３つの量子井戸
を含む活動層の２種類の異なる構成の略図である。
を含む活動層の２種類の異なる構成の略図である。
【図９】 それぞれ、本発明の特定の好適実施例にした
がい、レーザー案内層内のレーザー発振モードについて
の、強度プロファイルに対する三つの量子井戸の位置の
略図とその強度プロファイルの摸式図である。
がい、レーザー案内層内のレーザー発振モードについて
の、強度プロファイルに対する三つの量子井戸の位置の
略図とその強度プロファイルの摸式図である。
【図１０】 量子井戸へ供給される様々な担体密度、ま
たは等価電流のレベルにおける単一量子井戸活動層での
モード内利得の従来技術による計算である。本発明によ
り形成された多量子井戸を含む活動層からえられた利得
拡大を図示したものである。
たは等価電流のレベルにおける単一量子井戸活動層での
モード内利得の従来技術による計算である。本発明によ
り形成された多量子井戸を含む活動層からえられた利得
拡大を図示したものである。
【図１１】 本発明により形成された量子井戸活動層を
有する多波長同軸放射ダイオードレーザーの動作波長を
選択するために使用されるレーザー構造の略図である。
有する多波長同軸放射ダイオードレーザーの動作波長を
選択するために使用されるレーザー構造の略図である。
【図１２】 レーザー空洞内の光学的損失の変動が、ど
のように本発明により形成された多量子井戸活動層の波
長切り換えを可能とするかを図示したものである。
のように本発明により形成された多量子井戸活動層の波
長切り換えを可能とするかを図示したものである。
【図１３】 本発明により形成された多量子井戸活動層
を使用するレーザー構造の別の実施例の略図である。
を使用するレーザー構造の別の実施例の略図である。
【図１４】 本発明により形成された多量子井戸活動層
を使用するレーザー構造の別の実施例の略図である。
を使用するレーザー構造の別の実施例の略図である。
【図１５】 二次元での担体量子化領域を有する活動層
の構造の略図で、本発明によるエネルギーバンドのラベ
ル付けを図示したものである。
の構造の略図で、本発明によるエネルギーバンドのラベ
ル付けを図示したものである。
１０ 量子井戸レーザー構造、１２ ｎ型ＧａＡｓ基
板、１４ ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ被覆層、１６ Ａｌ
y Ｇａ1-y Ａｓ案内層、１８ ＧａＡｓ量子井戸活動
層、２０ Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ案内層、２２ ｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ被覆層、２４ ｐ+ 型保護層、２６ Ｇ
ａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ1-z Ａｓによる複数の
交互の層、２８ ＧａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ
1-z Ａｓによる複数の交互の層、５０ 構造、９０ 利
得増大曲線、１００ 構造、１０２ 光学案内層、１０
４ 増幅領域、１０５ 案内領域、１０６ 変調領域、
１０７ 案内領域、１２０ レーザー、１２２ 案内
層、１２４ 案内層、１２６ 活動案内層、１２８ 活
動案内層、１３０ レーザー装置、１３２ レーザー案
内層、１３４ レーザー案内層、１４０ レーザー装
置、１４２ 長い案内層、１４４短い案内層、１５０
スイッチ
板、１４ ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ被覆層、１６ Ａｌ
y Ｇａ1-y Ａｓ案内層、１８ ＧａＡｓ量子井戸活動
層、２０ Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ案内層、２２ ｐ型Ａｌ
x Ｇａ1-x Ａｓ被覆層、２４ ｐ+ 型保護層、２６ Ｇ
ａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ1-z Ａｓによる複数の
交互の層、２８ ＧａＡｓおよびｚ≧ｙのＡｌz Ｇａ
1-z Ａｓによる複数の交互の層、５０ 構造、９０ 利
得増大曲線、１００ 構造、１０２ 光学案内層、１０
４ 増幅領域、１０５ 案内領域、１０６ 変調領域、
１０７ 案内領域、１２０ レーザー、１２２ 案内
層、１２４ 案内層、１２６ 活動案内層、１２８ 活
動案内層、１３０ レーザー装置、１３２ レーザー案
内層、１３４ レーザー案内層、１４０ レーザー装
置、１４２ 長い案内層、１４４短い案内層、１５０
スイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月１９日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 切り換え可能な多波長半導体レーザー
Claims (1)
- 【請求項１】 次のものを有する、少なくとも二つの異
なる出力波長の間で切り換え可能な固体半導体レーザ
ー：光路中に位置した半導体材料からなる複数の連続層
を含む形式のレーザー本体であって、上記形式の層は少
なくとも一つの方向に担体量子化領域を提供するもので
あり、それの少なくとも第１と第２の領域は上記第１の
領域の一つの量子準位が上記第２の領域の異なる量子準
位と同一のエネルギー準位になるように形成されたも
の；電気バイアスがこれに印加された際に上記光路中で
利得を提供するための手段；電気バイアスがこれに印加
された際に上記光路中で損失を提供するための手段であ
って、これによって第１の電気バイアスが印加される場
合に上記第２の領域内には存在しない上記第１の領域の
エネルギー準位に対応する第１の波長に上記レーザーの
出力を制限し、またこれによって上記第１の電気バイア
スとは異なる第２の電気バイアスがこれに印加される場
合に上記第１と第２の領域の両方に存在するエネルギー
準位に対応する上記第１の波長とは異なる第２の波長に
上記レーザーの出力を制限するもの。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/779,211 US5200969A (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Switchable multiple wavelength semiconductor laser |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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- 1992-10-09 JP JP4271961A patent/JPH05218577A/ja active Pending
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