JPH0654819B2 - 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザ励起固体レ−ザInfo
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- JPH0654819B2 JPH0654819B2 JP8034386A JP8034386A JPH0654819B2 JP H0654819 B2 JPH0654819 B2 JP H0654819B2 JP 8034386 A JP8034386 A JP 8034386A JP 8034386 A JP8034386 A JP 8034386A JP H0654819 B2 JPH0654819 B2 JP H0654819B2
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- semiconductor
- solid
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- 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
- H01S5/30—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
- H01S5/343—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ加工や各種のレーザ計測に利用される
半導体レーザ励起固体レーザに関する。
半導体レーザ励起固体レーザに関する。
（従来の技術とその問題点） 近年、レーザ加工あるいは各種のレーザ計測への応用上
から、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶をはじめとする固体レーザに対
する需要が増大の機運にある。かかる固体レーザは超短
パルス発生など光パルス波形の制御が容易であるなど他
種のレーザに見られない特色を有しているが、通常可視
または紫外光発光ランプを励起用光源に使用する必要が
あるなど取り扱いの上で難点を有していた。最近におい
ては、半導体レーザあるいは発光ダイオードによる励起
法が採用されているが、依然光結合の効率・調整の複雑
さ・レーザの大きさなどの点で問題出が残されていて、
かかる目的への広範な応用を阻んでいた。
から、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶をはじめとする固体レーザに対
する需要が増大の機運にある。かかる固体レーザは超短
パルス発生など光パルス波形の制御が容易であるなど他
種のレーザに見られない特色を有しているが、通常可視
または紫外光発光ランプを励起用光源に使用する必要が
あるなど取り扱いの上で難点を有していた。最近におい
ては、半導体レーザあるいは発光ダイオードによる励起
法が採用されているが、依然光結合の効率・調整の複雑
さ・レーザの大きさなどの点で問題出が残されていて、
かかる目的への広範な応用を阻んでいた。
本発明は、かかる状況にかんがみ効率よく、小型でかつ
調整容易な半導体励起固体レーザを実現することを目的
とする。
調整容易な半導体励起固体レーザを実現することを目的
とする。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する半導体
レーザ励起固体レーザは、電流励起により発振する半導
体レーザを励起源とし、Ｎｄイオンを含有する固体を発
振源とする固体レーザであつて、該半導体レーザが１個
以上の0.81μｍの発振波長を有する量子井戸構造の活性
層を有し、該量子井戸を隔てる隔壁領域に１モル％以上
のＮｄを含有し、前記量子井戸領域および隔壁領域なら
びにクラッド層が基板結晶と同一の格子常数を有し、発
振部の両端面に0.81μｍ光に対して完全に反射性であり
1.06μｍに対して部分的に透過性である被膜を有してな
る。
レーザ励起固体レーザは、電流励起により発振する半導
体レーザを励起源とし、Ｎｄイオンを含有する固体を発
振源とする固体レーザであつて、該半導体レーザが１個
以上の0.81μｍの発振波長を有する量子井戸構造の活性
層を有し、該量子井戸を隔てる隔壁領域に１モル％以上
のＮｄを含有し、前記量子井戸領域および隔壁領域なら
びにクラッド層が基板結晶と同一の格子常数を有し、発
振部の両端面に0.81μｍ光に対して完全に反射性であり
1.06μｍに対して部分的に透過性である被膜を有してな
る。
（作用） 周知のように、量子井戸型半導体レーザにおいては、発
振波長は井戸部分のバンド幅によつて決定され隔壁部分
は直接発振に関係しない。隔壁部分に３価のＮｄイオン
を含有せしめると、発振光の一部が吸収され負温度状態
になる。しかるに本発明におけるレーザにおいては光導
波路構造と共振器構造を有しているから、0.81μｍと1.
06μｍ光の発振が行われるが、前者は端面によつて完全
に反射されるので、後者のみが外部に取り出される。か
かる３価の希土類イオンを含有するGaAsをはじめとする
III−Ｖ化合物半導体結晶の成長については、たとえば
W.H.Ennenらによる文献（アプライド・フイジツクス・
レターズ誌４６巻９号８７０ページより）に記載があ
り、適当な条件下で成長を行うことにより、かなり良好
な発光特性を有する結晶が得られることが明らかにされ
ている。
振波長は井戸部分のバンド幅によつて決定され隔壁部分
は直接発振に関係しない。隔壁部分に３価のＮｄイオン
を含有せしめると、発振光の一部が吸収され負温度状態
になる。しかるに本発明におけるレーザにおいては光導
波路構造と共振器構造を有しているから、0.81μｍと1.
06μｍ光の発振が行われるが、前者は端面によつて完全
に反射されるので、後者のみが外部に取り出される。か
かる３価の希土類イオンを含有するGaAsをはじめとする
III−Ｖ化合物半導体結晶の成長については、たとえば
W.H.Ennenらによる文献（アプライド・フイジツクス・
レターズ誌４６巻９号８７０ページより）に記載があ
り、適当な条件下で成長を行うことにより、かなり良好
な発光特性を有する結晶が得られることが明らかにされ
ている。
（実施例） 本発明の主要な特徴ならびに利点を一層明らかにするた
め、以下に本発明の一実施例について説明を行う。
め、以下に本発明の一実施例について説明を行う。
第１図に示すように、この実施例はGaAs基板結晶１上に
ＭＢＥ，ＭＯＣＶＤ，ＬＰＥなど周知の方法によつて、
バツフア層２、下部クラツド層３、隔壁層４、量子井戸
層５、上部クラツド層６を構成してあり、いずれも基板
結晶１と格子整合の関係にあるAlGaInP層を逐次成長せ
しめてなる。さらに0.81μｍ光の閉じ込めと1.06μｍ光
の有効な発振を可能ならしめるために、端面の一方に完
全反射性の被膜７を、他方の端面に0.81μｍ光に対して
反射性であり、1.06μｍ光に対して部分的に透過性であ
る被膜８を付着した構造にしてある。各層のエネルギー
バンド幅の関係は第２図に示した如く、GaAsからなるク
ラツド層３，６においてもつとも大であり、AlGaInPか
らなる隔壁層４、量子井戸層５の順に低くなる。量子井
戸層５のバンド幅は、励起子による0.81μｍのレーザ発
振を可能ならしめるため、これより若干小さめであるこ
とが必要である。クラッド層はＮｄを含有せしめる必要
がある反面基板結晶１と格子整合条件を満たしている必
要があるから、結晶製作条件を試行錯誤的に繰り返し決
定する必要がある。Ｎｄイオンのエネルギー準位の主要
部は第２図に示すごとく、基底状態１４と第１乃至第３
励起状態（それぞれ１５乃至１７）からなり、0.81μｍ
光の吸収によつて励起１８が行われ、周知のように、第
２励起状態から第１励起状態への遷移１９によつて1.06
μｍの発光が行われる。かかるレーザの外部にＱスイッ
チあるいはモード・ロツカなどの諸装置を付加すること
により、超短パルス発生などを有効に実現し得ることは
いうまでもない。本実施例においては、GaAs結晶上にAl
GaInP混晶を成長させた場合について説明を行つたが、
同様な効果はGaAs結晶上にAlGaAs混晶を形成することに
よつても実現可能である。また量子井戸が１個の場合で
も光閉じ込め層にＮｄのドーピングを行うことにより同
様な効果を得ることができる。
ＭＢＥ，ＭＯＣＶＤ，ＬＰＥなど周知の方法によつて、
バツフア層２、下部クラツド層３、隔壁層４、量子井戸
層５、上部クラツド層６を構成してあり、いずれも基板
結晶１と格子整合の関係にあるAlGaInP層を逐次成長せ
しめてなる。さらに0.81μｍ光の閉じ込めと1.06μｍ光
の有効な発振を可能ならしめるために、端面の一方に完
全反射性の被膜７を、他方の端面に0.81μｍ光に対して
反射性であり、1.06μｍ光に対して部分的に透過性であ
る被膜８を付着した構造にしてある。各層のエネルギー
バンド幅の関係は第２図に示した如く、GaAsからなるク
ラツド層３，６においてもつとも大であり、AlGaInPか
らなる隔壁層４、量子井戸層５の順に低くなる。量子井
戸層５のバンド幅は、励起子による0.81μｍのレーザ発
振を可能ならしめるため、これより若干小さめであるこ
とが必要である。クラッド層はＮｄを含有せしめる必要
がある反面基板結晶１と格子整合条件を満たしている必
要があるから、結晶製作条件を試行錯誤的に繰り返し決
定する必要がある。Ｎｄイオンのエネルギー準位の主要
部は第２図に示すごとく、基底状態１４と第１乃至第３
励起状態（それぞれ１５乃至１７）からなり、0.81μｍ
光の吸収によつて励起１８が行われ、周知のように、第
２励起状態から第１励起状態への遷移１９によつて1.06
μｍの発光が行われる。かかるレーザの外部にＱスイッ
チあるいはモード・ロツカなどの諸装置を付加すること
により、超短パルス発生などを有効に実現し得ることは
いうまでもない。本実施例においては、GaAs結晶上にAl
GaInP混晶を成長させた場合について説明を行つたが、
同様な効果はGaAs結晶上にAlGaAs混晶を形成することに
よつても実現可能である。また量子井戸が１個の場合で
も光閉じ込め層にＮｄのドーピングを行うことにより同
様な効果を得ることができる。
（発明の効果） かかる構成をもつ本発明の半導体レーザ励起固体レーザ
は、従来にない、小型で結合効率が高く、かつ調整の容
易な固体レーザである。
は、従来にない、小型で結合効率が高く、かつ調整の容
易な固体レーザである。
第１図は本発明にかかわる半導体レーザ励起固体レーザ
の構成の概念図、第２図は第１図実施例の半導体レーザ
励起固体レーザのエネルギー状態の説明図である。 １……GaAs基板結晶、２……GaAsバツフア層、３……Al
GaInP下部クラツド層、４……AlGaInP隔壁層、５……Al
GaInP量子井戸層、６……AlGaInP上部クラツド層、７…
…完全反射性被膜、８……部分反射性被膜、１４……Ｎ
ｄイオン基底状態、１５……Ｎｄ第１励起状態、１６…
…Ｎｄ第２励起状態、１７……Ｎｄ第３励起状態、１８
……励起に対応する遷移、１９……発光に対応する遷
移。
の構成の概念図、第２図は第１図実施例の半導体レーザ
励起固体レーザのエネルギー状態の説明図である。 １……GaAs基板結晶、２……GaAsバツフア層、３……Al
GaInP下部クラツド層、４……AlGaInP隔壁層、５……Al
GaInP量子井戸層、６……AlGaInP上部クラツド層、７…
…完全反射性被膜、８……部分反射性被膜、１４……Ｎ
ｄイオン基底状態、１５……Ｎｄ第１励起状態、１６…
…Ｎｄ第２励起状態、１７……Ｎｄ第３励起状態、１８
……励起に対応する遷移、１９……発光に対応する遷
移。
Claims (1)
- 【請求項１】電流励起により発振する半導体レーザを励
起源とし、Ｎｄイオンを含有する固体を発振源とする固
体レーザにおいて、該半導体レーザが１個以上の0.81μ
ｍの発振波長を有する量子井戸構造の活性層を有し、該
量子井戸を隔てる隔壁領域に１モル％以上のＮｄを含有
し、前記量子井戸領域および隔壁領域ならびにクラッド
層が基板結晶と同一の格子常数を有し、発振部の両端面
に0.81μｍ光に対して完全に反射性であり1.06μｍに対
して部分的に透過性である被膜を有する半導体レーザ励
起固体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034386A JPH0654819B2 (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034386A JPH0654819B2 (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62237784A JPS62237784A (ja) | 1987-10-17 |
| JPH0654819B2 true JPH0654819B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=13715609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8034386A Expired - Lifetime JPH0654819B2 (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654819B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282488A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-14 | Asahi Glass Co Ltd | 光ファイバセンサ |
| JP2661307B2 (ja) * | 1990-01-31 | 1997-10-08 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH04255280A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Nippon Steel Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| JP2002208730A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子 |
-
1986
- 1986-04-08 JP JP8034386A patent/JPH0654819B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62237784A (ja) | 1987-10-17 |
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