JPH0537076A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0537076A JPH0537076A JP20880091A JP20880091A JPH0537076A JP H0537076 A JPH0537076 A JP H0537076A JP 20880091 A JP20880091 A JP 20880091A JP 20880091 A JP20880091 A JP 20880091A JP H0537076 A JPH0537076 A JP H0537076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- semiconductor laser
- transition level
- quantized
- reflectivity
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—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
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 注入キャリア量によらずに安定で大出力の発
振が得られるようにする。 【構成】 活性層が量子井戸構造を持った半導体レーザ
１のキャビティ内に量子化遷移レベルｎ＝２の発振波長
に対応した狭帯域反射防止膜２，高反射膜３を設けた。
振が得られるようにする。 【構成】 活性層が量子井戸構造を持った半導体レーザ
１のキャビティ内に量子化遷移レベルｎ＝２の発振波長
に対応した狭帯域反射防止膜２，高反射膜３を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型で安定な発振が得ら
れる半導体光源として適用される半導体レーザに関する
ものである。
れる半導体光源として適用される半導体レーザに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】活性層が量子井戸構造を有する、いわゆ
る量子井戸レーザは、通常、量子化遷移レベルｎ＝１で
発振する。図４は量子井戸レーザの注入キャリアに対す
る各遷移レベルの利得係数を示したものである。ここで
は、量子井戸幅２００Å，光の閉じ込め係数０．０８で
計算した場合のピーク利得を示している。図中、破線で
示す直線はキャビティの損失を表したものである。い
ま、キャビティ損失が線ａの場合には、注入キャリア量
がＮa1に達すると、量子化遷移レベルｎ＝１の利得と損
失とが釣り合うため、量子化遷移レベルｎ＝１の波長で
発振を開始する。
る量子井戸レーザは、通常、量子化遷移レベルｎ＝１で
発振する。図４は量子井戸レーザの注入キャリアに対す
る各遷移レベルの利得係数を示したものである。ここで
は、量子井戸幅２００Å，光の閉じ込め係数０．０８で
計算した場合のピーク利得を示している。図中、破線で
示す直線はキャビティの損失を表したものである。い
ま、キャビティ損失が線ａの場合には、注入キャリア量
がＮa1に達すると、量子化遷移レベルｎ＝１の利得と損
失とが釣り合うため、量子化遷移レベルｎ＝１の波長で
発振を開始する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、さらに注入
キャリア量を増加した場合には、図４からわかるように
量子化遷移レベルｎ＝１の利得は飽和傾向を示し、量子
化遷移レベルｎ＝２の利得はさらに増加する。したがっ
てキャビティ内に利得の不均一が生じると（これはいわ
ゆる空間的な利得のホールバーニングと呼ばれる）、量
子化遷移レベルｎ＝２の波長でも発振を始める。すなわ
ち発振波長が２つになったり、あるいは量子化遷移レベ
ルｎ＝２の波長に発振波長がジャンプすることもあっ
た。この現象は大振幅で変調すると、発振波長がばらつ
くため、雑音が増加するといった問題があった。
キャリア量を増加した場合には、図４からわかるように
量子化遷移レベルｎ＝１の利得は飽和傾向を示し、量子
化遷移レベルｎ＝２の利得はさらに増加する。したがっ
てキャビティ内に利得の不均一が生じると（これはいわ
ゆる空間的な利得のホールバーニングと呼ばれる）、量
子化遷移レベルｎ＝２の波長でも発振を始める。すなわ
ち発振波長が２つになったり、あるいは量子化遷移レベ
ルｎ＝２の波長に発振波長がジャンプすることもあっ
た。この現象は大振幅で変調すると、発振波長がばらつ
くため、雑音が増加するといった問題があった。
【０００４】したがって本発明は、前述した従来の問題
を解決するためになされたものであり、その目的は、注
入キャリア量によらずに安定で大出力の発振が得られる
半導体レーザを提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、注
入キャリア量によらずに安定で大出力の発振が得られる
半導体レーザを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、活性層が量子井戸構造を持った半導
体レーザにおいて、量子化遷移レベル２の発振波長に対
応した波長選択構造をキャビティ内に設けたものであ
る。
るために本発明は、活性層が量子井戸構造を持った半導
体レーザにおいて、量子化遷移レベル２の発振波長に対
応した波長選択構造をキャビティ内に設けたものであ
る。
【０００６】
【作用】本発明においては、量子井戸レーザにおいて、
量子化遷移レベルｎ＝１で発振されないことになる。
量子化遷移レベルｎ＝１で発振されないことになる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。 （実施例１）図１は本発明による半導体レーザの第１の
実施例による構成を示す断面図である。同図において、
１は量子井戸構造の活性層をもった半導体レーザ、２は
狭帯域反射防止膜、３は高反射膜である。
説明する。 （実施例１）図１は本発明による半導体レーザの第１の
実施例による構成を示す断面図である。同図において、
１は量子井戸構造の活性層をもった半導体レーザ、２は
狭帯域反射防止膜、３は高反射膜である。
【０００８】図２（ａ），（ｂ）は図１における半導体
レーザ１のそれぞれ利得ｇ，狭帯域反射防止膜２の反射
率Ｒの波長特性を示したものである。この例では、量子
井戸幅ＬZ が１１０Åであるため、量子化遷移レベルｎ
＝１の波長は０．９７μｍ，量子化遷移レベルｎ＝２の
波長は０．９２μｍに各々対応していることがわかる。
また、狭帯域反射防止膜２の中心波長は０．９７μｍで
半値全幅は２０ｎｍである。なお、図示されないが、高
反射膜３の特性は図２の波長域全域にわたってほぼ８０
％以上の反射率が得られている。
レーザ１のそれぞれ利得ｇ，狭帯域反射防止膜２の反射
率Ｒの波長特性を示したものである。この例では、量子
井戸幅ＬZ が１１０Åであるため、量子化遷移レベルｎ
＝１の波長は０．９７μｍ，量子化遷移レベルｎ＝２の
波長は０．９２μｍに各々対応していることがわかる。
また、狭帯域反射防止膜２の中心波長は０．９７μｍで
半値全幅は２０ｎｍである。なお、図示されないが、高
反射膜３の特性は図２の波長域全域にわたってほぼ８０
％以上の反射率が得られている。
【０００９】いま、この半導体レーザ１に電流Ｉを注入
すると、量子化遷移レベルｎ＝１の波長では反射率が
０．１％以下と小さいため、この波長では発振を開始せ
ず、量子化遷移レベルｎ＝２の波長では反射率が大きい
ため、キャビティ損失が小さくなり、発振に至る。この
ことは、図４において、量子化遷移レベルｎ＝１の波長
に対してはキャビティ損失が線ｂに相当し、量子化遷移
レベルｎ＝２の波長に対してはキャビティ損失が線ａに
相当する。したがって発振閾値が量子化遷移レベルｎ＝
２の方が下がるため、量子化遷移レベルｎ＝２で発振す
る。この場合には図４の点ａ2 に相当するキャリア量Ｎ
ａ2 で発振するため、微分利得ｄｇ／ｄＮが量子化遷移
レベルｎ＝１の波長の場合に比較して約２倍大きい。こ
のことは、共振周波数が２倍ほど高くなることを意味し
ている。したがって直接変調できる周波数が量子化遷移
レベルｎ＝１の場合に比較して２倍高くすることができ
る。また、利得係数自体が大きくなるため、変調効率が
良くなり、大出力が得られる。
すると、量子化遷移レベルｎ＝１の波長では反射率が
０．１％以下と小さいため、この波長では発振を開始せ
ず、量子化遷移レベルｎ＝２の波長では反射率が大きい
ため、キャビティ損失が小さくなり、発振に至る。この
ことは、図４において、量子化遷移レベルｎ＝１の波長
に対してはキャビティ損失が線ｂに相当し、量子化遷移
レベルｎ＝２の波長に対してはキャビティ損失が線ａに
相当する。したがって発振閾値が量子化遷移レベルｎ＝
２の方が下がるため、量子化遷移レベルｎ＝２で発振す
る。この場合には図４の点ａ2 に相当するキャリア量Ｎ
ａ2 で発振するため、微分利得ｄｇ／ｄＮが量子化遷移
レベルｎ＝１の波長の場合に比較して約２倍大きい。こ
のことは、共振周波数が２倍ほど高くなることを意味し
ている。したがって直接変調できる周波数が量子化遷移
レベルｎ＝１の場合に比較して２倍高くすることができ
る。また、利得係数自体が大きくなるため、変調効率が
良くなり、大出力が得られる。
【００１０】なお、前述した第１の実施例では、量子化
遷移レベルｎ＝２の波長に対応した波長選択構造として
狭帯域反射防止膜２，高反射膜３を用いた場合について
説明したが、両者とも狭帯域反射防止膜あるいは狭帯域
高反射膜であっても同様な動作が行われ、前述と同様な
効果が得られることは言うまでもない。
遷移レベルｎ＝２の波長に対応した波長選択構造として
狭帯域反射防止膜２，高反射膜３を用いた場合について
説明したが、両者とも狭帯域反射防止膜あるいは狭帯域
高反射膜であっても同様な動作が行われ、前述と同様な
効果が得られることは言うまでもない。
【００１１】（実施例２）図３は本発明による半導体レ
ーザの第２の実施例による構成を示す断面図であり、同
図において、４は量子化遷移レベルｎ＝２の波長で分布
反射効果が大きくなるようにブラッグ波長を量子化遷移
レベルｎ＝２の波長に設定した回折格子である。この実
施例のレーザ動作は、前述した第１の実施例の場合と同
様である。
ーザの第２の実施例による構成を示す断面図であり、同
図において、４は量子化遷移レベルｎ＝２の波長で分布
反射効果が大きくなるようにブラッグ波長を量子化遷移
レベルｎ＝２の波長に設定した回折格子である。この実
施例のレーザ動作は、前述した第１の実施例の場合と同
様である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
レーザでは、量子化遷移レベルｎ＝１の波長では発振し
ないで量子化遷移レベルｎ＝２の波長で発振する構成と
したので、以下に説明するような極めて優れた効果が得
られる。注入キャリア量によらず、発振波長が決ま
る。変調可能周波数を高くすることができる。変調
効率が高くなる。大振幅変調時の雑音を低減すること
できる。
レーザでは、量子化遷移レベルｎ＝１の波長では発振し
ないで量子化遷移レベルｎ＝２の波長で発振する構成と
したので、以下に説明するような極めて優れた効果が得
られる。注入キャリア量によらず、発振波長が決ま
る。変調可能周波数を高くすることができる。変調
効率が高くなる。大振幅変調時の雑音を低減すること
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体レーザの第１の実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１の半導体レーザの利得および反射防止膜の
反射特性の波長依存性を示す図である。
反射特性の波長依存性を示す図である。
【図３】本発明による半導体レーザの第２の実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】各量子化遷移レベルにおける利得係数のキャリ
ア依存性を示す図である。
ア依存性を示す図である。
１ 活性層が量子井戸構造を持った半導体レーザ
２ 狭帯域反射防止膜
３ 高反射膜
４ 量子化遷移レベルｎ＝２の波長にブラッグ波長を
設定した回折格子
設定した回折格子
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層が量子井戸構造を持った半導体レ
ーザにおいて、量子化遷移レベル２の発振波長に対応し
た波長選択構造をキャビティ内に設けることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記波長選択構造を
反射防止膜で構成することを特徴する半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１において、前記波長選択構造を
高反射膜で構成することを特徴する半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１において、前記波長選択構造を
反射防止膜と高反射膜とで構成することを特徴する半導
体レーザ。 - 【請求項５】 請求項１において、前記波長選択構造を
回折格子で構成することを特徴する半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20880091A JPH0537076A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20880091A JPH0537076A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537076A true JPH0537076A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16562333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20880091A Pending JPH0537076A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537076A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012691A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ |
| JP2010165708A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP20880091A patent/JPH0537076A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012691A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ |
| JP4595711B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2010-12-08 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザ |
| JP2010165708A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
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