JPH0555700A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0555700A JPH0555700A JP23575191A JP23575191A JPH0555700A JP H0555700 A JPH0555700 A JP H0555700A JP 23575191 A JP23575191 A JP 23575191A JP 23575191 A JP23575191 A JP 23575191A JP H0555700 A JPH0555700 A JP H0555700A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- optical waveguide
- semiconductor substrate
- diffraction grating
- pair
- 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
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透明電極を必要とせず、動作電圧の低い、光
の利用率の高い、偏向機能を有する半導体レーザを得
る。 【構成】 共振器鏡８，９に挟まれた領域内の光導波層
２あるいはクラッド層３に光導波層２内でレーザ光を回
折させる回折格子１１を有し、この回折格子１１の上部
に電極１３を有し、この電極１３に注入する電流を変化
させることにより共振器鏡８，９とは異なる半導体基板
１に垂直に形成された端面１２から出射するレーザ光を
偏向させる。
の利用率の高い、偏向機能を有する半導体レーザを得
る。 【構成】 共振器鏡８，９に挟まれた領域内の光導波層
２あるいはクラッド層３に光導波層２内でレーザ光を回
折させる回折格子１１を有し、この回折格子１１の上部
に電極１３を有し、この電極１３に注入する電流を変化
させることにより共振器鏡８，９とは異なる半導体基板
１に垂直に形成された端面１２から出射するレーザ光を
偏向させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、出射するレーザ光の方
向が可変である、すなわち偏向機能を有する半導体レー
ザに関するものである。
向が可変である、すなわち偏向機能を有する半導体レー
ザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の偏向機能を有する半導体レ
ーザの一例として例えば特開昭６３−１５８８８７号公
報に開示されている半導体レーザの構成を示したもので
ある。同図において、２０は半導体基板、２１は光導波
層、２２は発光部、２３は出射用回折格子、２４Ａ，２
４Ｂは電極、２５はリード線、２６は電圧制御装置、２
７は出射光ビームである。
ーザの一例として例えば特開昭６３−１５８８８７号公
報に開示されている半導体レーザの構成を示したもので
ある。同図において、２０は半導体基板、２１は光導波
層、２２は発光部、２３は出射用回折格子、２４Ａ，２
４Ｂは電極、２５はリード線、２６は電圧制御装置、２
７は出射光ビームである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成される半導体レーザは、出射用回折格子を用い
てレーザ光を光導波層から外に出射しているため、次の
ような問題があった。回折格子上に電極を装荷した場
合、光は電極を通過するので、一般に抵抗が大きいとさ
れている透明電極を用いなければならず、発熱により素
子の効率が低下する。回折格子と隣接して電極対を装
荷した場合、電極間隔が回折格子の大きさ以下にはなら
ず、偏向角を大きくしようとすると、動作電圧が莫大な
ものとなる。また、電極間隔を小さくするために回折格
子を小さくすれば、回折効率が低下する。レーザ光を
回折格子から見て半導体基板とは反対の方向に出射させ
ようとすると、空気の屈折率が半導体基板のそれよりも
高いため、半導体基板側にも光が放射されてしまい、光
の利用率が低下する。また、半導体基板側だけに放射さ
せようとすると、光が半導体基板に吸収されてしまい、
やはり効率の低下を招く。導波路中には、反対方向に
進行する２つの光波が存在し、それら２つの光が半導体
レーザ基板の同じ方向に出射する。したがって通常の単
一の光を利用する場合は、一方の光を取り除く工夫が必
要となる。このように従来の偏向機能を有する半導体レ
ーザには、多数の問題点があり、これらが解決されない
限り、実用化の見通しは極めて困難であった。
うに構成される半導体レーザは、出射用回折格子を用い
てレーザ光を光導波層から外に出射しているため、次の
ような問題があった。回折格子上に電極を装荷した場
合、光は電極を通過するので、一般に抵抗が大きいとさ
れている透明電極を用いなければならず、発熱により素
子の効率が低下する。回折格子と隣接して電極対を装
荷した場合、電極間隔が回折格子の大きさ以下にはなら
ず、偏向角を大きくしようとすると、動作電圧が莫大な
ものとなる。また、電極間隔を小さくするために回折格
子を小さくすれば、回折効率が低下する。レーザ光を
回折格子から見て半導体基板とは反対の方向に出射させ
ようとすると、空気の屈折率が半導体基板のそれよりも
高いため、半導体基板側にも光が放射されてしまい、光
の利用率が低下する。また、半導体基板側だけに放射さ
せようとすると、光が半導体基板に吸収されてしまい、
やはり効率の低下を招く。導波路中には、反対方向に
進行する２つの光波が存在し、それら２つの光が半導体
レーザ基板の同じ方向に出射する。したがって通常の単
一の光を利用する場合は、一方の光を取り除く工夫が必
要となる。このように従来の偏向機能を有する半導体レ
ーザには、多数の問題点があり、これらが解決されない
限り、実用化の見通しは極めて困難であった。
【０００４】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、透
明電極を必要とせず、動作電圧の低い、光の利用効率の
高い、偏向機能を有す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、透
明電極を必要とせず、動作電圧の低い、光の利用効率の
高い、偏向機能を有す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
るために本発明による半導体レーザは、レーザ光を光導
波層内で回折させる回折格子を設けたものである。
るために本発明による半導体レーザは、レーザ光を光導
波層内で回折させる回折格子を設けたものである。
【０００６】
【作用】本発明においては、回折格子の上部に形成され
る電極に注入する電流を変化させることにより、共振器
鏡対とは異なる半導体基板に垂直に形成された端面から
出射するレーザ光が偏向される。
る電極に注入する電流を変化させることにより、共振器
鏡対とは異なる半導体基板に垂直に形成された端面から
出射するレーザ光が偏向される。
【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。図１は本発明による半導体レーザの一実施例
による構成を示す斜視図である。同図において、ＧａＡ
ｓ半導体基板１上には、ＧａＡｓ光導波層２，このＧａ
Ａｓ光導波層２を挟むＡｌＧａＡｓクラッド層３，Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層４が形成されており、このＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３上には電流狭窄のためのＳｉ−Ｎ絶縁
層５が形成され、ＧａＡｓ半導体基板１とＧａＡｓ光導
波層２とＡｌＧａＡｓクラッド層３，ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層４と絶縁層５とを挟むＡｕ電極６，Ａｕ電極７が
形成されており、さらに共振器鏡８，共振器鏡９がＧａ
Ａｓ半導体基板１に垂直に形成されている。ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層３には光導波路の水平方向の閉じ込めを実
現するためにストライプ状に加工されたストライプ部１
０が形成されている。
説明する。図１は本発明による半導体レーザの一実施例
による構成を示す斜視図である。同図において、ＧａＡ
ｓ半導体基板１上には、ＧａＡｓ光導波層２，このＧａ
Ａｓ光導波層２を挟むＡｌＧａＡｓクラッド層３，Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層４が形成されており、このＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３上には電流狭窄のためのＳｉ−Ｎ絶縁
層５が形成され、ＧａＡｓ半導体基板１とＧａＡｓ光導
波層２とＡｌＧａＡｓクラッド層３，ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層４と絶縁層５とを挟むＡｕ電極６，Ａｕ電極７が
形成されており、さらに共振器鏡８，共振器鏡９がＧａ
Ａｓ半導体基板１に垂直に形成されている。ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層３には光導波路の水平方向の閉じ込めを実
現するためにストライプ状に加工されたストライプ部１
０が形成されている。
【０００８】このような構成において、Ａｕ電極６から
電流を注入することにより放出された光は、ストライプ
部１０に導かれて共振器鏡８と共振器鏡９との間で往復
し、レーザ発振する。
電流を注入することにより放出された光は、ストライプ
部１０に導かれて共振器鏡８と共振器鏡９との間で往復
し、レーザ発振する。
【０００９】ストライプ部１０は一部が取り除かれてお
り、そこにＡｌＧａＡｓクラッド層３に形成された回折
格子１１がある。共振器内を往復する光の一部は、回折
格子１１により回折し、共振器から取り出され、そして
共振器鏡８，共振器鏡９とは異なった端面１２から空気
中に放出される。
り、そこにＡｌＧａＡｓクラッド層３に形成された回折
格子１１がある。共振器内を往復する光の一部は、回折
格子１１により回折し、共振器から取り出され、そして
共振器鏡８，共振器鏡９とは異なった端面１２から空気
中に放出される。
【００１０】図２はレーザ光と回折格子との位置関係を
示す上方から見た平面図であり、このときの回折角θ
は、回折格子１１に対する光の入射角φ，光の波長λ，
光導波路の実効屈折率Ｎ，回折格子１１の周期Λを用い
て次式で表せる。 ｓｉｎθ＝ｓｉｎφ＋λ／ＮΛ
示す上方から見た平面図であり、このときの回折角θ
は、回折格子１１に対する光の入射角φ，光の波長λ，
光導波路の実効屈折率Ｎ，回折格子１１の周期Λを用い
て次式で表せる。 ｓｉｎθ＝ｓｉｎφ＋λ／ＮΛ
【００１１】また、図１において、回折格子１１上には
電流を注入するためのＡｕ電極１３が設けられ、この電
極１３から注入する電流を変化させると、プラズマ効果
により、光導波層２の屈折率が変化し、実効屈折率Ｎが
変化する。したがって回折角θが変化する。φ＝４５
度，λ＝０．８μｍ，Ｎ＝３とし、発振閾値でのキャリ
ア密度から計算してプラズマ効果によりＮが１×１０-3
だけ変化したとすると、θは４５度の方向から１．５ｍ
ｒａｄ、すなわち０．０９度変化する。光導波層２内で
のこの変化は空気との屈折率差に起因する屈折によりさ
らに拡大され、端面からの出射角は４．５ｍｒａｄ、す
なわち０．２６度変化することになる。この素子におい
ては、共振器鏡８，９から光を取り出さないので、その
反射率を１００％とすることができ、端面反射率が３０
％程度である通常の半導体レーザに比べて素子の効率が
極めて高くできるという特長がある。
電流を注入するためのＡｕ電極１３が設けられ、この電
極１３から注入する電流を変化させると、プラズマ効果
により、光導波層２の屈折率が変化し、実効屈折率Ｎが
変化する。したがって回折角θが変化する。φ＝４５
度，λ＝０．８μｍ，Ｎ＝３とし、発振閾値でのキャリ
ア密度から計算してプラズマ効果によりＮが１×１０-3
だけ変化したとすると、θは４５度の方向から１．５ｍ
ｒａｄ、すなわち０．０９度変化する。光導波層２内で
のこの変化は空気との屈折率差に起因する屈折によりさ
らに拡大され、端面からの出射角は４．５ｍｒａｄ、す
なわち０．２６度変化することになる。この素子におい
ては、共振器鏡８，９から光を取り出さないので、その
反射率を１００％とすることができ、端面反射率が３０
％程度である通常の半導体レーザに比べて素子の効率が
極めて高くできるという特長がある。
【００１２】図３は本発明による半導体レーザの他の実
施例による構成を示す斜視図であり、図１と同一部分に
は同一符号を付してある。同図において、導波路中には
反対方向に進行する２つの光波が存在するため、端面１
２とは反対方向にも光が回折される。この方向に光検出
器１４をモノリシックに作製すれば、電極１５から取り
出した信号をフィードバックしてレーザ出力を一定にコ
ントロールすることも容易である。同図では光検出器１
４との電気的分離溝１６が光導波層２まで達している
が、光検出器１４に大きな逆バイアス電圧を印加しない
ときは半導体レーザと電極１５とが分離されるだけで十
分である。
施例による構成を示す斜視図であり、図１と同一部分に
は同一符号を付してある。同図において、導波路中には
反対方向に進行する２つの光波が存在するため、端面１
２とは反対方向にも光が回折される。この方向に光検出
器１４をモノリシックに作製すれば、電極１５から取り
出した信号をフィードバックしてレーザ出力を一定にコ
ントロールすることも容易である。同図では光検出器１
４との電気的分離溝１６が光導波層２まで達している
が、光検出器１４に大きな逆バイアス電圧を印加しない
ときは半導体レーザと電極１５とが分離されるだけで十
分である。
【００１３】図４は本発明による半導体レーザのさらに
他の実施例による構成を示す斜視図であり、図１と同一
部分には同一符号を付してある。同図において、電極１
３と電極７との間に電圧を印加すると、基板１が半導体
であるため、電極間隔はＰＮ接合の空乏層幅程度とな
り、電気光学効果を通じて光導波層２の屈折率が変化
し、実効屈折率Ｎが変化する。したがって回折角θが変
化する。φ＝４５度，λ＝０．８μｍ，Ｎ＝３とし、電
圧を１０Ｖ印加して電気光学効果によりＮが１×１０-4
だけ変化したとすると、θは４５度の方向から０．１５
ｍｒａｄ、すなわち０．００９度変化する。光導波層２
内でのこの変化は空気との屈折率差に起因する屈折によ
りさらに拡大され、端面からの出射角は０．４５ｍｒａ
ｄ、すなわち０．０２６度変化することになる。
他の実施例による構成を示す斜視図であり、図１と同一
部分には同一符号を付してある。同図において、電極１
３と電極７との間に電圧を印加すると、基板１が半導体
であるため、電極間隔はＰＮ接合の空乏層幅程度とな
り、電気光学効果を通じて光導波層２の屈折率が変化
し、実効屈折率Ｎが変化する。したがって回折角θが変
化する。φ＝４５度，λ＝０．８μｍ，Ｎ＝３とし、電
圧を１０Ｖ印加して電気光学効果によりＮが１×１０-4
だけ変化したとすると、θは４５度の方向から０．１５
ｍｒａｄ、すなわち０．００９度変化する。光導波層２
内でのこの変化は空気との屈折率差に起因する屈折によ
りさらに拡大され、端面からの出射角は０．４５ｍｒａ
ｄ、すなわち０．０２６度変化することになる。
【００１４】
【発明の効果】以上、説明したように本発明による半導
体レーザによれば、以下に示すようような極めて優れた
効果が得られる。端面から光を取り出すので、透明電
極を必要としない。したがって発熱が小さく、素子の効
率が高い。基板が半導体であるため、電極間隔はＰＮ
接合の空乏層程度となり、動作電圧が著しく低減でき
る。光は２方向にのみ回折されるので、光の利用効率
が高い。さらに１方向には光検出器を配置することによ
り、レーザ出力の安定化，小型化が図れる。端面から
光を出射するため、光導波路から空気に出射されるとき
の屈折により偏向角がさらに拡大される。共振器鏡の
反射率を１００％とすることができるため、通常の半導
体レーザに比べて素子の効率を著しく高くできる。
体レーザによれば、以下に示すようような極めて優れた
効果が得られる。端面から光を取り出すので、透明電
極を必要としない。したがって発熱が小さく、素子の効
率が高い。基板が半導体であるため、電極間隔はＰＮ
接合の空乏層程度となり、動作電圧が著しく低減でき
る。光は２方向にのみ回折されるので、光の利用効率
が高い。さらに１方向には光検出器を配置することによ
り、レーザ出力の安定化，小型化が図れる。端面から
光を出射するため、光導波路から空気に出射されるとき
の屈折により偏向角がさらに拡大される。共振器鏡の
反射率を１００％とすることができるため、通常の半導
体レーザに比べて素子の効率を著しく高くできる。
【図１】本発明による半導体レーザの一実施例による構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図２】本発明におけるレーザ光と回折格子との位置関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】本発明による半導体レーザの他の実施例による
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
【図４】本発明による半導体レーザのさらに他の実施例
による構成を示す斜視図である。
による構成を示す斜視図である。
【図５】従来の半導体レーザの構成を示す斜視図であ
る。
る。
１ ＧａＡｓ半導体基板 ２ ＧａＡｓ光導波層 ３ ＡｌＧａＡｓクラッド層 ４ ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５ Ｓｉ−Ｎ絶縁層 ６ Ａｕ電極 ７ Ａｕ電極 ８ 共振器鏡 ９ 共振器鏡 １０ ストライプ部 １１ 回折格子 １２ 端面 １３ 電極 １４ 光検出器 １５ 電極 １６ 電気的分離溝
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板と、前記半導体基板上に形成
された光導波層と、前記光導波層を挟むクラッド層対
と、前記半導体基板と前記光導波層とクラッド層対とを
挟む第１の電極，第２の電極対と、前記半導体基板に垂
直に形成された共振器鏡対とからなる半導体レーザにお
いて、前記共振器鏡対に挟まれた領域内の光導波層ある
いはクラッド層に光導波層内でレーザ光を回折させる回
折格子を有し、前記回折格子の上部に前記第１の電極，
第２の電極対と分離された第３の電極を有し、前記共振
器鏡対とは異なる前記半導体基板に垂直に形成された端
面から出射するレーザ光を偏向させることを特徴とした
半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１において、前記半導体基板上に
前記端面とは反対方向に回折されるレーザ光を検出する
光検出器を設けたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23575191A JPH0555700A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23575191A JPH0555700A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555700A true JPH0555700A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16990691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23575191A Pending JPH0555700A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555700A (ja) |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP23575191A patent/JPH0555700A/ja active Pending
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