JPH07226567A - レーザ・キャビティ内の非線形結晶によって第２高調波光を発生する半導体レーザ - Google Patents
レーザ・キャビティ内の非線形結晶によって第２高調波光を発生する半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH07226567A JPH07226567A JP6288142A JP28814294A JPH07226567A JP H07226567 A JPH07226567 A JP H07226567A JP 6288142 A JP6288142 A JP 6288142A JP 28814294 A JP28814294 A JP 28814294A JP H07226567 A JPH07226567 A JP H07226567A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflector
- light
- laser
- nonlinear crystal
- frequency
- 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
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- 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
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/0215—Bonding to the substrate
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0604—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising a non-linear region, e.g. generating harmonics of the laser frequency
-
- 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
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 青色光を発生できるコンパクトで効率の高い
半導体レーザを提供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓまたはＡｌＧ
ａＡｓから成る第１反射器１３，Ａｓ化合物から成る活
性層２３を含む光増幅器１５，ＩｎまたはＩｎＧａＰか
ら成る接着層１７をそれぞれエピタキシャル成長させ
る。つぎにＧａＰ基板４１上にＡｌＰまたはＡｌＧａＰ
から成る第２反射器２１，ＡｌＧａＰから成る非線形結
晶層１９をそれぞれエピタキシャル成長させたものを裏
返しにして、非線形結晶１９を接着層１７に押圧し，温
度を上げて接着層１７で両者を融着する。 【効果】 反射器２１はこの面発光レーザの基本波を反
射するが第２高調波は透過する。従って非線形結晶層１
９を前後に伝搬する基本波により青色の第２高調波が効
率よく発生する。
半導体レーザを提供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓまたはＡｌＧ
ａＡｓから成る第１反射器１３，Ａｓ化合物から成る活
性層２３を含む光増幅器１５，ＩｎまたはＩｎＧａＰか
ら成る接着層１７をそれぞれエピタキシャル成長させ
る。つぎにＧａＰ基板４１上にＡｌＰまたはＡｌＧａＰ
から成る第２反射器２１，ＡｌＧａＰから成る非線形結
晶層１９をそれぞれエピタキシャル成長させたものを裏
返しにして、非線形結晶１９を接着層１７に押圧し，温
度を上げて接着層１７で両者を融着する。 【効果】 反射器２１はこの面発光レーザの基本波を反
射するが第２高調波は透過する。従って非線形結晶層１
９を前後に伝搬する基本波により青色の第２高調波が効
率よく発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にはレーザに関
し、より詳しくは、レーザ・キャビティ内の半導体光増
幅器に設置された非線形結晶によって第２高調波光を発
生する半導体レーザに関する。
し、より詳しくは、レーザ・キャビティ内の半導体光増
幅器に設置された非線形結晶によって第２高調波光を発
生する半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ、及び娯楽システム用の平
面ディスプレイ、医療装置、分析計器、データ記憶装
置、及び光通信などの各種のアプリケーションで使用す
るために、安価でコンパクトな青色光の光源が必要とさ
れている。青色光を発生できる半導体レーザは低コスト
と小型というこれらの要求を満たそうとした。半導体レ
ーザは緑色光（約5,200Å）、赤色光（約6,500Å）、又
は赤外線光（7,000Åから100,000Å超）などの比較的波
長の長い光を発生させるために使用され、成功を収めて
きた。しかし、青色光は波長が比較的短く（約4,700
Å）、半導体物質で作られるレーザでは、この様な短い
波長において満足できる結果をもたらしていない。
面ディスプレイ、医療装置、分析計器、データ記憶装
置、及び光通信などの各種のアプリケーションで使用す
るために、安価でコンパクトな青色光の光源が必要とさ
れている。青色光を発生できる半導体レーザは低コスト
と小型というこれらの要求を満たそうとした。半導体レ
ーザは緑色光（約5,200Å）、赤色光（約6,500Å）、又
は赤外線光（7,000Åから100,000Å超）などの比較的波
長の長い光を発生させるために使用され、成功を収めて
きた。しかし、青色光は波長が比較的短く（約4,700
Å）、半導体物質で作られるレーザでは、この様な短い
波長において満足できる結果をもたらしていない。
【０００３】ある種の発光ダイオード（LED）は青色光
を発光することができる。しかし、LEDが放射できるの
は比較的広いスペクトルに亘る光だけであり、従って、
単一波長、又は狭い範囲の波長を必要とするアプリケー
ションには適していない。加えてLEDの出力は多くのア
プリケーションには低すぎるものである。レーザは単一
波長の光を発生できるが、ほとんどのレーザ、特に半導
体レーザは青色光の波長ほど短い波長の光を発生するこ
とができていない。例えば、III-V族の半導体化合物
（通常、AlGaAs、又はAlGaInPなどのガリウム、インジ
ウム、又はアルミニウムと、ヒ素、又はリンの化合物）
から成るレーザは、約5,500Åより短い波長において、
十分なエネルギーを発生しない（室温において）。他の
半導体光源は極めて弱い（例えば、炭化ケイ素）、寿命
が極めて短い（例えば、ポリマ）、又は容易に作用する
には柔らかすぎてまだ十分な信頼性がない（例えば、II
-VI族の化合物）ものである。
を発光することができる。しかし、LEDが放射できるの
は比較的広いスペクトルに亘る光だけであり、従って、
単一波長、又は狭い範囲の波長を必要とするアプリケー
ションには適していない。加えてLEDの出力は多くのア
プリケーションには低すぎるものである。レーザは単一
波長の光を発生できるが、ほとんどのレーザ、特に半導
体レーザは青色光の波長ほど短い波長の光を発生するこ
とができていない。例えば、III-V族の半導体化合物
（通常、AlGaAs、又はAlGaInPなどのガリウム、インジ
ウム、又はアルミニウムと、ヒ素、又はリンの化合物）
から成るレーザは、約5,500Åより短い波長において、
十分なエネルギーを発生しない（室温において）。他の
半導体光源は極めて弱い（例えば、炭化ケイ素）、寿命
が極めて短い（例えば、ポリマ）、又は容易に作用する
には柔らかすぎてまだ十分な信頼性がない（例えば、II
-VI族の化合物）ものである。
【０００４】青色光を発生させることができる半導体レ
ーザは最初に、Hasse他によって「Applied Physics Let
ters」、vol. 59、1272ページ（1991）で報告された。
この装置は亜鉛-カドミウム-硫黄-セレニウム化合物か
ら成り、室温ではなく、77゜Ｋ（-196℃）という極めて
低温で作用する。室温で作用し、適当な寿命を備えた持
続波（CW）装置はまだ報告されていない。
ーザは最初に、Hasse他によって「Applied Physics Let
ters」、vol. 59、1272ページ（1991）で報告された。
この装置は亜鉛-カドミウム-硫黄-セレニウム化合物か
ら成り、室温ではなく、77゜Ｋ（-196℃）という極めて
低温で作用する。室温で作用し、適当な寿命を備えた持
続波（CW）装置はまだ報告されていない。
【０００５】コヒーレントな短波長の光を発生する他の
アプローチは、非線形光学材料における第２高調波発生
プロセスによるものである。第２高調波は周波数が基本
波の２倍で、従って波長がその半分である。例えば、基
本波の波長が9,400Åの赤外線光の第２高調波の波長
は、4,700Åである。第２高調波の強度は一般には、基
本波の強度の２乗に比例しており、利用可能な基本波の
強度が十分なものであれば、強力な第２高調波を得るこ
とができる。このアプローチはNd:YAGなどの持続波固体
レーザに使用して成功を収めている。しかし、このアプ
ローチによるレーザ・システムは複数の構成要素を利用
しており、従って物理的に大きく、高価で、極めて精密
な整合を必要とする。加えて、安定度、及び制御の面で
問題も生じてきている。この種のレーザ・システムはYa
rivの、「Introduction to OpticalElectronics (4th E
d.)」、Holt, Rinehart & Wilson、1991、Yamamoto他
の、「IEEE Journal of Quantum Electronics」、Vol.2
8、1909ページ (1992）、及びTamada他の、「Proceedin
gs of OSA Compact Blue-Green Lasers Topical Meetin
g」、Santa Fe、New Mexico、120ページ (1992）などの
文献に記述されている。
アプローチは、非線形光学材料における第２高調波発生
プロセスによるものである。第２高調波は周波数が基本
波の２倍で、従って波長がその半分である。例えば、基
本波の波長が9,400Åの赤外線光の第２高調波の波長
は、4,700Åである。第２高調波の強度は一般には、基
本波の強度の２乗に比例しており、利用可能な基本波の
強度が十分なものであれば、強力な第２高調波を得るこ
とができる。このアプローチはNd:YAGなどの持続波固体
レーザに使用して成功を収めている。しかし、このアプ
ローチによるレーザ・システムは複数の構成要素を利用
しており、従って物理的に大きく、高価で、極めて精密
な整合を必要とする。加えて、安定度、及び制御の面で
問題も生じてきている。この種のレーザ・システムはYa
rivの、「Introduction to OpticalElectronics (4th E
d.)」、Holt, Rinehart & Wilson、1991、Yamamoto他
の、「IEEE Journal of Quantum Electronics」、Vol.2
8、1909ページ (1992）、及びTamada他の、「Proceedin
gs of OSA Compact Blue-Green Lasers Topical Meetin
g」、Santa Fe、New Mexico、120ページ (1992）などの
文献に記述されている。
【０００６】ガリウム・ヒ素、又はアルミニウム・ガリ
ウム・ヒ素エッジ発光半導体レーザのキャビティ内部
に、同様の半導体材料の第２高調波発生素子を有するモ
ノリシック装置を作成することは周知である。しかし、
これらのデバイスは長いキャビティを有しており、結果
的に大きな吸収損失、及び位相整合が困難であるという
問題をもたらす。これらの欠点が、実際に所望波長を有
する有用な第２高調波出力を発生することを不可能にし
ている。この種のレーザについては、Ogasawara他の、
「Second Harmonic Generation in an AlGaAs Double-H
eterostructure Laser」、Japanese Journal of Applie
d Physics、Vol.26、1386ページ (1987）などの文献に
記述されている。
ウム・ヒ素エッジ発光半導体レーザのキャビティ内部
に、同様の半導体材料の第２高調波発生素子を有するモ
ノリシック装置を作成することは周知である。しかし、
これらのデバイスは長いキャビティを有しており、結果
的に大きな吸収損失、及び位相整合が困難であるという
問題をもたらす。これらの欠点が、実際に所望波長を有
する有用な第２高調波出力を発生することを不可能にし
ている。この種のレーザについては、Ogasawara他の、
「Second Harmonic Generation in an AlGaAs Double-H
eterostructure Laser」、Japanese Journal of Applie
d Physics、Vol.26、1386ページ (1987）などの文献に
記述されている。
【０００７】非線形領域を有しているモノリシック表面
発光装置も提案されている。Vakhshoori他の、「Applie
d Physics Letters」、Vol.59、896ページ (1991）に記
述されているこの様な装置は、エッジ発光装置と同様の
理由で、比較的出力が低くなっている。更に、発行され
た光は広角、及び空間範囲に亘って分散し、従って集光
が困難である。
発光装置も提案されている。Vakhshoori他の、「Applie
d Physics Letters」、Vol.59、896ページ (1991）に記
述されているこの様な装置は、エッジ発光装置と同様の
理由で、比較的出力が低くなっている。更に、発行され
た光は広角、及び空間範囲に亘って分散し、従って集光
が困難である。
【０００８】より有望なアプローチが、1993年4月15日
出願の、本出願人に譲渡された米国出願第08/047,969号
に記述されている。このアプローチは垂直キャビティ表
面発光レーザ（SEL）を利用している。SELはIII-V族半
導体材料から成り、周波数の倍増を目的としてIII-V族
の材料自体が持つある種の非線形特性を利用するために
特に作成されたものである。このアプローチはSELの活
動領域内部に存在している比較的高い強度の光を利用し
ている。しかし、このアプローチは製造が困難な可能性
のある非標準的な基板の配向を必要としており、かつ半
導体材料内での周波数倍増光の吸収により、出力が制限
される。
出願の、本出願人に譲渡された米国出願第08/047,969号
に記述されている。このアプローチは垂直キャビティ表
面発光レーザ（SEL）を利用している。SELはIII-V族半
導体材料から成り、周波数の倍増を目的としてIII-V族
の材料自体が持つある種の非線形特性を利用するために
特に作成されたものである。このアプローチはSELの活
動領域内部に存在している比較的高い強度の光を利用し
ている。しかし、このアプローチは製造が困難な可能性
のある非標準的な基板の配向を必要としており、かつ半
導体材料内での周波数倍増光の吸収により、出力が制限
される。
【０００９】別のアプローチが、1993年11月22日出願
の、本出願人に譲渡されたFouquetとYamadaによる「Sem
iconductor Laser That Generates Second Harmonic Li
ght With Attached Nonlinear Crystal」という名称の
米国出願に記述されている。
の、本出願人に譲渡されたFouquetとYamadaによる「Sem
iconductor Laser That Generates Second Harmonic Li
ght With Attached Nonlinear Crystal」という名称の
米国出願に記述されている。
【００１０】統合型周波数倍増素子を有するSELを作成
しようというこれまでの試みは、非線形結晶を製造する
適当な材料の選択が限られていることにより制約を受け
てきた。その選択肢はガリウム・ヒ素と同一の結晶構造
を有する材料に限定されていた。非線形結晶をガリウム
・ヒ素SELに統合化するウェハ結合技法を使用すること
によって、この制限を取り除けることが提案されてい
る。これによって、SELの基本周波数、及び倍増周波数
の第２高調波出力の両面において、非線形感度が高く、
光損失の少ない材料を使用することが可能となる。
しようというこれまでの試みは、非線形結晶を製造する
適当な材料の選択が限られていることにより制約を受け
てきた。その選択肢はガリウム・ヒ素と同一の結晶構造
を有する材料に限定されていた。非線形結晶をガリウム
・ヒ素SELに統合化するウェハ結合技法を使用すること
によって、この制限を取り除けることが提案されてい
る。これによって、SELの基本周波数、及び倍増周波数
の第２高調波出力の両面において、非線形感度が高く、
光損失の少ない材料を使用することが可能となる。
【００１１】実際のSEL内の両方の反射器は反射率が極
めて高いものでなければならない。加えて、SELは光損
失が少なく、非励振抵抗が低く、熱だめのために熱伝導
率が高いという特徴を有したものでなければならない。
LiNbO3などが含まれている多くの非線形誘電体は導電性
がなく、このことは電気的注入を困難にする。加えて、
レーザ・キャビティを作成するステップの１つには、反
射器の一方を非線形結晶上に設置させるステップがあ
る。これはSiO2、又はTiO2などの誘電体散乱ブラッグ反
射器を使用して行われうる。しかし、これらの材料は適
切な熱だめを提供するのに十分な程、高い熱伝導率を有
していない。加えて、長期間の信頼性に関しては、基
板、非線形結晶、及び反射器がすべて同様の熱膨張係数
を有している必要がある。これは上述の様な材料を使用
する場合には、当てはまらない。
めて高いものでなければならない。加えて、SELは光損
失が少なく、非励振抵抗が低く、熱だめのために熱伝導
率が高いという特徴を有したものでなければならない。
LiNbO3などが含まれている多くの非線形誘電体は導電性
がなく、このことは電気的注入を困難にする。加えて、
レーザ・キャビティを作成するステップの１つには、反
射器の一方を非線形結晶上に設置させるステップがあ
る。これはSiO2、又はTiO2などの誘電体散乱ブラッグ反
射器を使用して行われうる。しかし、これらの材料は適
切な熱だめを提供するのに十分な程、高い熱伝導率を有
していない。加えて、長期間の信頼性に関しては、基
板、非線形結晶、及び反射器がすべて同様の熱膨張係数
を有している必要がある。これは上述の様な材料を使用
する場合には、当てはまらない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述の内容より、青色
光を発生できるコンパクトで効率の良い半導体レーザが
依然として必要とされていることは明らかである。
光を発生できるコンパクトで効率の良い半導体レーザが
依然として必要とされていることは明らかである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明はガリウム・ヒ素
光増幅器に融着されたガリウム・リン非線形結晶を有す
る半導体レーザを提供する。低周波光（典型的には、赤
色光、又は赤外線光）はレーザ内で発生し、非線形結晶
によって周波数が２倍にされる。周波数倍増光（典型的
には、青色光、緑色光、又は紫外線光）が発光される。
レーザはコンパクトで、安定しており、効率が良く、し
かも製造が容易である。
光増幅器に融着されたガリウム・リン非線形結晶を有す
る半導体レーザを提供する。低周波光（典型的には、赤
色光、又は赤外線光）はレーザ内で発生し、非線形結晶
によって周波数が２倍にされる。周波数倍増光（典型的
には、青色光、緑色光、又は紫外線光）が発光される。
レーザはコンパクトで、安定しており、効率が良く、し
かも製造が容易である。
【００１４】簡単、かつ一般的に言うと、本発明による
レーザはガリウム・ヒ素の基板上の第１反射器、及び第
１反射器上の光増幅器を含んでいる。非線形結晶は接着
層を介して光増幅器に融着されている（「融着」は「ウ
ェハ結合」ともいう）。第２反射器は非線形結晶上に配
置されている。第１、及び第２反射器は光増幅器、接着
層、及び非線形結晶を通って延びるレーザ・キャビティ
を画定する。
レーザはガリウム・ヒ素の基板上の第１反射器、及び第
１反射器上の光増幅器を含んでいる。非線形結晶は接着
層を介して光増幅器に融着されている（「融着」は「ウ
ェハ結合」ともいう）。第２反射器は非線形結晶上に配
置されている。第１、及び第２反射器は光増幅器、接着
層、及び非線形結晶を通って延びるレーザ・キャビティ
を画定する。
【００１５】両反射器は通常は赤色光、又は赤外線光で
ある所望の基本周波数の光の90%以上を反射することが
好ましい。第２反射器は基本周波数の２倍の周波数の光
の少なくとも50%を伝導することが好ましい。外部エネ
ルギー源からエネルギーが与えられた時、レーザはレー
ザ・キャビティ内で基本周波数の光を発生する。非線形
結晶は基本周波数光を、通常は青色光、緑色光、又は紫
外線光である周波数倍増光に変換する。周波数倍増光は
第２反射器を通して発光される。
ある所望の基本周波数の光の90%以上を反射することが
好ましい。第２反射器は基本周波数の２倍の周波数の光
の少なくとも50%を伝導することが好ましい。外部エネ
ルギー源からエネルギーが与えられた時、レーザはレー
ザ・キャビティ内で基本周波数の光を発生する。非線形
結晶は基本周波数光を、通常は青色光、緑色光、又は紫
外線光である周波数倍増光に変換する。周波数倍増光は
第２反射器を通して発光される。
【００１６】レーザの構成要素の製造には、各種の材料
が使用可能である。好適実施例において、光増幅器はガ
リウム・ヒ素の一対のスペーサ層の間のインジウム・ガ
リウム・ヒ素の活動領域から成っている。この実施例に
おいて、第１反射器はアルミニウム・ガリウム・ヒ素か
ら作られており、非線形結晶と第２反射器はアルミニウ
ム・ガリウム・リンから作られており、接着層はインジ
ウム、好ましくはインジウム・ガリウム・リンから成っ
ている。接着層は光増幅器の結晶構造に対して格子整合
されている。
が使用可能である。好適実施例において、光増幅器はガ
リウム・ヒ素の一対のスペーサ層の間のインジウム・ガ
リウム・ヒ素の活動領域から成っている。この実施例に
おいて、第１反射器はアルミニウム・ガリウム・ヒ素か
ら作られており、非線形結晶と第２反射器はアルミニウ
ム・ガリウム・リンから作られており、接着層はインジ
ウム、好ましくはインジウム・ガリウム・リンから成っ
ている。接着層は光増幅器の結晶構造に対して格子整合
されている。
【００１７】キャビティ内反射器は接着層と非線形結晶
の間に含まれていることが好ましい。このキャビティ内
反射器は通常、アルミニウム・ガリウム・リンから作ら
れている。キャビティ内反射器は基本周波数の光に対し
伝導性があるが、基本周波数の２倍の周波数の光を反射
し、できるだけ多くの周波数倍増光を非線形結晶から出
力へ向かって反射する働きをする。基本周波数の光の反
射をせず、光増幅器と非線形結晶の間を通過する基本周
波数の光の損失を最小化する様に設計することも可能で
ある。
の間に含まれていることが好ましい。このキャビティ内
反射器は通常、アルミニウム・ガリウム・リンから作ら
れている。キャビティ内反射器は基本周波数の光に対し
伝導性があるが、基本周波数の２倍の周波数の光を反射
し、できるだけ多くの周波数倍増光を非線形結晶から出
力へ向かって反射する働きをする。基本周波数の光の反
射をせず、光増幅器と非線形結晶の間を通過する基本周
波数の光の損失を最小化する様に設計することも可能で
ある。
【００１８】本発明の原理に従った半導体レーザの作成
方法は、ガリウム・ヒ素基板上に第１反射器を、第１反
射器上に光増幅器を、及び光増幅器上に接着層をエピタ
キシャル成長させることによって、第１構造を形成する
ステップ、ガリウム・リン基板上に第２反射器を、第２
反射器上に非線形結晶を、及び任意選択で、非線形結晶
上にキャビティ内反射器をエピタキシャル成長させるこ
とによって、第２構造を形成するステップ、及び非線形
結晶（又は、キャビティ内反射器が使用されている場合
には、これを）を接着層に対して押圧し、温度を上昇さ
せて、２つの構造を融着させるステップを含んでいる。
方法は、ガリウム・ヒ素基板上に第１反射器を、第１反
射器上に光増幅器を、及び光増幅器上に接着層をエピタ
キシャル成長させることによって、第１構造を形成する
ステップ、ガリウム・リン基板上に第２反射器を、第２
反射器上に非線形結晶を、及び任意選択で、非線形結晶
上にキャビティ内反射器をエピタキシャル成長させるこ
とによって、第２構造を形成するステップ、及び非線形
結晶（又は、キャビティ内反射器が使用されている場合
には、これを）を接着層に対して押圧し、温度を上昇さ
せて、２つの構造を融着させるステップを含んでいる。
【００１９】２つの構造が融着された後、周波数倍増光
が第２反射器を通して発光される様に、ガリウム・リン
基板を除去する。
が第２反射器を通して発光される様に、ガリウム・リン
基板を除去する。
【００２０】本発明の他の態様、及び利点は本発明の原
理を例示している、添付図面に関して行われる以下の詳
細な説明から明らかとなろう。
理を例示している、添付図面に関して行われる以下の詳
細な説明から明らかとなろう。
【００２１】
【実施例】説明のために図面で示す様に、本発明はレー
ザ・キャビティ内のヒ素化合物の光増幅器に融着された
リン化合物非線形結晶を有する表面発光レーザで具体化
される。レーザは赤外線光、又はその他の比較的周波数
の低い光を発生する。非線形結晶は低周波数光を２倍の
周波数を有する光に変換し、青色光その他の比較的周波
数の高い光を提供する。青色光を提供できる、信頼性が
高く、経済的で、コンパクトなレーザが必要とされてき
たが、既存のアプローチでは満足されていない。
ザ・キャビティ内のヒ素化合物の光増幅器に融着された
リン化合物非線形結晶を有する表面発光レーザで具体化
される。レーザは赤外線光、又はその他の比較的周波数
の低い光を発生する。非線形結晶は低周波数光を２倍の
周波数を有する光に変換し、青色光その他の比較的周波
数の高い光を提供する。青色光を提供できる、信頼性が
高く、経済的で、コンパクトなレーザが必要とされてき
たが、既存のアプローチでは満足されていない。
【００２２】本発明の原理を具体化するレーザは、容易
かつ経済的に製造することができる。レーザはコンパク
トで安定した青色光源を提供する。青色光の内部吸収
は、青色光の周波数での吸収が少ないことを特徴とする
材料から成る非線形結晶を作成することによって最小限
になる。
かつ経済的に製造することができる。レーザはコンパク
トで安定した青色光源を提供する。青色光の内部吸収
は、青色光の周波数での吸収が少ないことを特徴とする
材料から成る非線形結晶を作成することによって最小限
になる。
【００２３】本発明による表面発光半導体レーザの好適
実施例を、図１の断面図に示す。レーザはガリウム・ヒ
素基板11、その基板11に隣接した第１反射器13、その第
１反射器13に隣接した光増幅器15、その光増幅器15に隣
接した接着層17、その接着層17を通って光増幅器15に融
着された非線形結晶19、及びその非線形結晶19に隣接し
た第２反射器21を含んでいる。
実施例を、図１の断面図に示す。レーザはガリウム・ヒ
素基板11、その基板11に隣接した第１反射器13、その第
１反射器13に隣接した光増幅器15、その光増幅器15に隣
接した接着層17、その接着層17を通って光増幅器15に融
着された非線形結晶19、及びその非線形結晶19に隣接し
た第２反射器21を含んでいる。
【００２４】所望の基本周波数の光に対して反射率の高
い第１反射器13は、ガリウム・ヒ素、又はアルミニウム
・ガリウム・ヒ素などのヒ素化合物から成っている。光
増幅器15もヒ素化合物から成っている。図で示す実施例
において、光増幅器15はガリウム・ヒ素の一対のスペー
サ層25と27の間にインジウム・ガリウム・ヒ素の活動領
域23を含んでいるが、他の材料も使用できることは明ら
かであろう。例えば、増幅器はAlGaAsから成っていても
よいし、スペーサはInGaP、又はAlInGaPから成っていて
もよい。
い第１反射器13は、ガリウム・ヒ素、又はアルミニウム
・ガリウム・ヒ素などのヒ素化合物から成っている。光
増幅器15もヒ素化合物から成っている。図で示す実施例
において、光増幅器15はガリウム・ヒ素の一対のスペー
サ層25と27の間にインジウム・ガリウム・ヒ素の活動領
域23を含んでいるが、他の材料も使用できることは明ら
かであろう。例えば、増幅器はAlGaAsから成っていても
よいし、スペーサはInGaP、又はAlInGaPから成っていて
もよい。
【００２５】基本周波数の光に対して反射率が高く、基
本周波数の２倍の周波数の光に対して伝導性がある第２
反射器21は、アルミニウム・リン、又はアルミニウム・
ガリウム・リンなどのリン化合物から成っている。非線
形結晶19もリン化合物から成っており、通常はアルミニ
ウム・ガリウム・リンである。
本周波数の２倍の周波数の光に対して伝導性がある第２
反射器21は、アルミニウム・リン、又はアルミニウム・
ガリウム・リンなどのリン化合物から成っている。非線
形結晶19もリン化合物から成っており、通常はアルミニ
ウム・ガリウム・リンである。
【００２６】接着層はインジウムから成っていることが
好ましい。好的実施例において、下地がヒ素化合物から
成っているものと整合した結晶格子構造を有するインジ
ウム・ガリウム・リンの接着層に成長する。
好ましい。好的実施例において、下地がヒ素化合物から
成っているものと整合した結晶格子構造を有するインジ
ウム・ガリウム・リンの接着層に成長する。
【００２７】第１、及び第２反射器13、及び21は、第１
反射器13から光増幅器15、接着層17、及び非線形結晶19
を通って第２反射器21まで延びているレーザ・キャビテ
ィをその間に画定する。
反射器13から光増幅器15、接着層17、及び非線形結晶19
を通って第２反射器21まで延びているレーザ・キャビテ
ィをその間に画定する。
【００２８】作動時に、レーザは外部エネルギー源（図
示せず）に応答して、レーザ・キャビティ内に基本周波
数の光を発生する。光は矢印29で示す様にキャビティ内
を前後に伝わる。非線形結晶19はこの光の一部分を、基
本周波数の２倍の周波数の光に変換する。周波数倍増光
は矢印31で示す様に第２反射器21を通って発光され、周
波数倍増光のビームを提供する。
示せず）に応答して、レーザ・キャビティ内に基本周波
数の光を発生する。光は矢印29で示す様にキャビティ内
を前後に伝わる。非線形結晶19はこの光の一部分を、基
本周波数の２倍の周波数の光に変換する。周波数倍増光
は矢印31で示す様に第２反射器21を通って発光され、周
波数倍増光のビームを提供する。
【００２９】第２の好的実施例を図２に示す。この実施
例はキャビティ内反射器33を含んでいるが、他の点で
は、図１に示した実施例とほぼ同様である。便宜上、第
１の実施例の要素と同様の第２実施例の要素は、同じ参
照番号が付いている。
例はキャビティ内反射器33を含んでいるが、他の点で
は、図１に示した実施例とほぼ同様である。便宜上、第
１の実施例の要素と同様の第２実施例の要素は、同じ参
照番号が付いている。
【００３０】キャビティ内反射器33は光増幅器15と非線
形結晶19の間に配置されている。キャビティ内反射器33
は基本周波数の光を伝導し、基本周波数の２倍の周波数
の光を反射するアルミニウム・リン、又はアルミニウム
・ガリウム・リンなどのリン化合物から成っている。キ
ャビティ内反射器33は接着層17と非線形結晶19の間に配
置されていることが好ましい。
形結晶19の間に配置されている。キャビティ内反射器33
は基本周波数の光を伝導し、基本周波数の２倍の周波数
の光を反射するアルミニウム・リン、又はアルミニウム
・ガリウム・リンなどのリン化合物から成っている。キ
ャビティ内反射器33は接着層17と非線形結晶19の間に配
置されていることが好ましい。
【００３１】作動時に、キャビティ内反射器33は矢印35
で示す様に、光増幅器15から離れる方向に周波数倍増光
を反射し、かつ第２反射器21に向かって反射する働きを
する。加えて、キャビティ内反射器33は基本周波数にお
ける非反射領域としても働き、これによって光増幅器15
と非線形結晶19の間を伝わる基本周波数の光の損失を最
小限にする。
で示す様に、光増幅器15から離れる方向に周波数倍増光
を反射し、かつ第２反射器21に向かって反射する働きを
する。加えて、キャビティ内反射器33は基本周波数にお
ける非反射領域としても働き、これによって光増幅器15
と非線形結晶19の間を伝わる基本周波数の光の損失を最
小限にする。
【００３２】レーザは通常、電源（図示せず）からの電
流によって付勢される。電流は従来の表面発光レーザで
通常使用されている種類の任意の便利な構成で、電気接
点（図示せず）を通ってレーザに印加される。
流によって付勢される。電流は従来の表面発光レーザで
通常使用されている種類の任意の便利な構成で、電気接
点（図示せず）を通ってレーザに印加される。
【００３３】本発明による半導体レーザの製造方法は、
第１構造37をほぼ形成し、第２構造39をほぼ形成し、こ
れらの構造を融着するステップから成っている。より詳
細には、上述し、図１に示した要素を参照すると、第１
構造37は基板11上に第１反射器13をエピタキシャル成長
させ、第１反射器13上に光増幅器15をエピタキシャル成
長させ、かつ光増幅器15上に接着層17をエピタキシャル
成長させることによって形成される。第２構造39はガリ
ウム・リン基板41上に第２反射器21をエピタキシャル成
長させ、かつ第２反射器21上に非線形結晶19をエピタキ
シャル成長させることによって形成される。これらの構
造は次に、非線形結晶19を接着層17に対して押圧し、温
度を上昇させて、２つの構造を融着することによって融
着される。
第１構造37をほぼ形成し、第２構造39をほぼ形成し、こ
れらの構造を融着するステップから成っている。より詳
細には、上述し、図１に示した要素を参照すると、第１
構造37は基板11上に第１反射器13をエピタキシャル成長
させ、第１反射器13上に光増幅器15をエピタキシャル成
長させ、かつ光増幅器15上に接着層17をエピタキシャル
成長させることによって形成される。第２構造39はガリ
ウム・リン基板41上に第２反射器21をエピタキシャル成
長させ、かつ第２反射器21上に非線形結晶19をエピタキ
シャル成長させることによって形成される。これらの構
造は次に、非線形結晶19を接着層17に対して押圧し、温
度を上昇させて、２つの構造を融着することによって融
着される。
【００３４】任意の範囲の融着圧力、及び融着温度を、
希望に応じて使用することができる。インジウムを含有
している格子整合層を提供することによって、950℃未
満の融着温度で均一な結合を行うことができる。
希望に応じて使用することができる。インジウムを含有
している格子整合層を提供することによって、950℃未
満の融着温度で均一な結合を行うことができる。
【００３５】２つの構造37と39が融着された後、ガリウ
ム・リン基板41を除去し、非線形結晶19からの周波数倍
増光が、矢印31で示す通りに発光できる様に、第２反射
器21を露出させる。もちろん、基板41が倍増周波数の光
を伝導できるものである場合には、これを除去する必要
はない。
ム・リン基板41を除去し、非線形結晶19からの周波数倍
増光が、矢印31で示す通りに発光できる様に、第２反射
器21を露出させる。もちろん、基板41が倍増周波数の光
を伝導できるものである場合には、これを除去する必要
はない。
【００３６】ガリウム・ヒ素基板11は配向（100）を有
している。閃亜鉛鉱型の結晶構造の対称性のため、第２
高調波を発生するための最も効率の良い配向は＜111＞
である。非線形結晶19、及び第２反射器21のエピタキシ
が最も容易なガリウム・リン基板41の（311）、又は（1
10）などの配向を選択することによって、結晶成長をよ
り容易に行うことができる。
している。閃亜鉛鉱型の結晶構造の対称性のため、第２
高調波を発生するための最も効率の良い配向は＜111＞
である。非線形結晶19、及び第２反射器21のエピタキシ
が最も容易なガリウム・リン基板41の（311）、又は（1
10）などの配向を選択することによって、結晶成長をよ
り容易に行うことができる。
【００３７】キャビティ内反射器が必要とされる場合に
は、２つの構造37、及び39を融着するステップの前に、
非線形結晶上にエピタキシャル成長をさせる。次いで、
キャビティ内反射器を格子整合層に押圧し、温度を上げ
ることによって、構造を融着する。
は、２つの構造37、及び39を融着するステップの前に、
非線形結晶上にエピタキシャル成長をさせる。次いで、
キャビティ内反射器を格子整合層に押圧し、温度を上げ
ることによって、構造を融着する。
【００３８】各種の構成要素の物理的寸法は周知のもの
であり、当分野の技術者には明らかであろう。非線形結
晶は厚さが約１μmから１mmまでのものであることが好
ましい。基本周波数におけるレーザの出力が十分高いも
のである場合には、非線形結晶の厚さは１コヒーレンス
長より薄くてもよく、これによって位相整合の必要性が
なくなる。それ以外の場合には、位相整合はAlGaP層、
及びGaP層を交互に成長させることによって満たされ
る。温度の感度を低減し、大きな角度の公差を得るため
には、非臨界位相整合が好ましい。実際の位相整合方針
は非線形結晶の屈折率、及び非線形特性によって決定さ
れる。
であり、当分野の技術者には明らかであろう。非線形結
晶は厚さが約１μmから１mmまでのものであることが好
ましい。基本周波数におけるレーザの出力が十分高いも
のである場合には、非線形結晶の厚さは１コヒーレンス
長より薄くてもよく、これによって位相整合の必要性が
なくなる。それ以外の場合には、位相整合はAlGaP層、
及びGaP層を交互に成長させることによって満たされ
る。温度の感度を低減し、大きな角度の公差を得るため
には、非臨界位相整合が好ましい。実際の位相整合方針
は非線形結晶の屈折率、及び非線形特性によって決定さ
れる。
【００３９】融着工程において、２つの清浄な材料（接
着層と非線形結晶）が最終構造に望ましい配向で組み立
てられる。これらの材料を清浄する良好な方策は、あた
かも別の半導体が続いてそれらの上で成長する予定であ
るかの様に、これらの材料を調製することであり、その
結果これらの材料は脱脂され、酸化物が除去される。
着層と非線形結晶）が最終構造に望ましい配向で組み立
てられる。これらの材料を清浄する良好な方策は、あた
かも別の半導体が続いてそれらの上で成長する予定であ
るかの様に、これらの材料を調製することであり、その
結果これらの材料は脱脂され、酸化物が除去される。
【００４０】次いで、静圧を材料間の界面に垂直な方向
でかける。この界面全体に亘って比較的均一な圧力をか
けることが好ましい。圧力は、例えばグラファイト・プ
レスなどの融着に必要な温度に耐えることのできる装置
によってかけなければならない。圧力を制御し、再生さ
せるために、トルク・レンチを使用してプレスを締め付
けるが、他の方法でも可能である。この様に今圧縮され
たサンプルは融着を行うのに十分な高温まで加熱され
る。上述した様に、接着層がインジウムを含有している
場合には、950℃未満の温度が使用されうる。
でかける。この界面全体に亘って比較的均一な圧力をか
けることが好ましい。圧力は、例えばグラファイト・プ
レスなどの融着に必要な温度に耐えることのできる装置
によってかけなければならない。圧力を制御し、再生さ
せるために、トルク・レンチを使用してプレスを締め付
けるが、他の方法でも可能である。この様に今圧縮され
たサンプルは融着を行うのに十分な高温まで加熱され
る。上述した様に、接着層がインジウムを含有している
場合には、950℃未満の温度が使用されうる。
【００４１】圧力はサンプルとプレスの間の熱膨張率の
違いのため、室温でかけられる圧力に比較して若干変化
する。温度と無関係に一定の圧力を維持する様に、適当
な方法が使用されうる。
違いのため、室温でかけられる圧力に比較して若干変化
する。温度と無関係に一定の圧力を維持する様に、適当
な方法が使用されうる。
【００４２】制御された気圧で加熱を行うことが好まし
い。融着のための良好な条件は、約300g/cm2の圧力、65
0℃の温度、30分間という時間、及び周囲が水素ガスで
あることが発見されている。例えば、R.J.Ram、J.J.Dud
ley、L.Yang、K.Nauka、J.Fouquet、M.Ludowise、Y.M.H
oung、D.E.Mars、及びS.Y.Wangの「Characterizationof
Wafer Fusing for Hybrid Optoelectronic Device
s」、Electronic Materials Conference、Santa Barbar
a、California、1993年6月23-25日を参照されたい。
い。融着のための良好な条件は、約300g/cm2の圧力、65
0℃の温度、30分間という時間、及び周囲が水素ガスで
あることが発見されている。例えば、R.J.Ram、J.J.Dud
ley、L.Yang、K.Nauka、J.Fouquet、M.Ludowise、Y.M.H
oung、D.E.Mars、及びS.Y.Wangの「Characterizationof
Wafer Fusing for Hybrid Optoelectronic Device
s」、Electronic Materials Conference、Santa Barbar
a、California、1993年6月23-25日を参照されたい。
【００４３】最適条件は使用される個々の材料によって
異なる。例えば、融着が完了する前にリン含有結晶から
蒸発するリンが多すぎる場合には、ホスフィン・ガスを
周囲の水素ガスに添加して、適切なリン含有結晶構造を
維持することができる。
異なる。例えば、融着が完了する前にリン含有結晶から
蒸発するリンが多すぎる場合には、ホスフィン・ガスを
周囲の水素ガスに添加して、適切なリン含有結晶構造を
維持することができる。
【００４４】材料の選択に関する考慮事項を、ここで説
明する。
明する。
【００４５】GaP、及びAlPの非線形感度がGaAsのものと
同程度であり、かつGaP、及びAlPの光損失がGaAs、及び
AlAsのものよりはるかに少ないので、GaP、及びAlPなど
のリン化合物を非線形結晶、及び第２反射器に使用す
る。AlGaPを使用することによって光損失が更に減少
し、AlGaPはGaPと格子整合しており、かつGaPより大き
いバンド・ギャップを有する。
同程度であり、かつGaP、及びAlPの光損失がGaAs、及び
AlAsのものよりはるかに少ないので、GaP、及びAlPなど
のリン化合物を非線形結晶、及び第２反射器に使用す
る。AlGaPを使用することによって光損失が更に減少
し、AlGaPはGaPと格子整合しており、かつGaPより大き
いバンド・ギャップを有する。
【００４６】GaP、及びAlPの熱膨張率はGaAsの膨張率と
同程度である。GaP、及びAlPの熱伝導率はGaAsのものよ
りはるかに高い。GaP、及びAlPをp型、又はn型のいずれ
かにドープし、良好な導電性を達成することができる。
同程度である。GaP、及びAlPの熱伝導率はGaAsのものよ
りはるかに高い。GaP、及びAlPをp型、又はn型のいずれ
かにドープし、良好な導電性を達成することができる。
【００４７】AlGaP、及びAlPは大きな光屈折率の差を有
している。これによって、比較的少ない数の層で反射器
の構造を実現することができる。
している。これによって、比較的少ない数の層で反射器
の構造を実現することができる。
【００４８】上述の材料の各種パラメータを、以下の表
を参照して他の材料のパラメータと比較することができ
る。
を参照して他の材料のパラメータと比較することができ
る。
【００４９】
【表１】
【００５０】上述より、本発明が提供するレーザがこれ
までに達成されていたものより短い波長の経済的なコヒ
ーレント光源に対する必要性を満たすものであることが
認識されよう。レーザは従来の技法を使用して簡単に製
造でき、効率よく作動して、緑色光から紫外線光の波
長、及びそれより短い波長の光を提供する。
までに達成されていたものより短い波長の経済的なコヒ
ーレント光源に対する必要性を満たすものであることが
認識されよう。レーザは従来の技法を使用して簡単に製
造でき、効率よく作動して、緑色光から紫外線光の波
長、及びそれより短い波長の光を提供する。
【００５１】本発明の特定の実施例を図示し、説明して
きたが、本発明は図示し、説明した特定の形態、又は構
成に限定されるものではなく、各種の修正、及び変更を
本発明の範囲、及び意図を逸脱することなしに行うこと
ができる。従って特許請求の範囲に記載した範囲内で、
本発明を個別に図示し、説明したものとは異なる形態で
実施することができる。
きたが、本発明は図示し、説明した特定の形態、又は構
成に限定されるものではなく、各種の修正、及び変更を
本発明の範囲、及び意図を逸脱することなしに行うこと
ができる。従って特許請求の範囲に記載した範囲内で、
本発明を個別に図示し、説明したものとは異なる形態で
実施することができる。
【００５２】以下に本発明の実施態様を列挙する。
【００５３】１． ガリウム・ヒ素基板と、基板に隣接
しており、ヒ素化合物から成り、所望の基本周波数の光
を反射する第１反射器と、第１反射器に隣接しており、
ヒ素化合物から成る光増幅器と、光増幅器に隣接した接
着層と、接着層を通って光増幅器に融着され、リン化合
物から成る非線形結晶と、非線形結晶に隣接しており、
リン化合物から成り、前記基本周波数の光を反射し、基
本周波数の２倍の周波数の光を伝導する第２反射器とか
ら成っており、第１、及び第２反射器がその間に、第１
反射器から光増幅器、接着層、及び非線形結晶を通っ
て、第２反射器まで延びるレーザ・キャビティを画定し
ており、レーザが外部エネルギー源に応答してレーザ・
キャビティ内で基本周波数の光を発生し、非線形結晶が
発生した光をその光の周波数の２倍の周波数を有する光
に変換し、これによって周波数倍増光のビームを第２反
射器を通して提供する様に作動することを特徴とする半
導体レーザ。
しており、ヒ素化合物から成り、所望の基本周波数の光
を反射する第１反射器と、第１反射器に隣接しており、
ヒ素化合物から成る光増幅器と、光増幅器に隣接した接
着層と、接着層を通って光増幅器に融着され、リン化合
物から成る非線形結晶と、非線形結晶に隣接しており、
リン化合物から成り、前記基本周波数の光を反射し、基
本周波数の２倍の周波数の光を伝導する第２反射器とか
ら成っており、第１、及び第２反射器がその間に、第１
反射器から光増幅器、接着層、及び非線形結晶を通っ
て、第２反射器まで延びるレーザ・キャビティを画定し
ており、レーザが外部エネルギー源に応答してレーザ・
キャビティ内で基本周波数の光を発生し、非線形結晶が
発生した光をその光の周波数の２倍の周波数を有する光
に変換し、これによって周波数倍増光のビームを第２反
射器を通して提供する様に作動することを特徴とする半
導体レーザ。
【００５４】２． 光増幅器がインジウム、及びガリウ
ムから成る群の少なくとも１つから作成された活動領域
から成ることを特徴とする、項番１に記載のレーザ。
ムから成る群の少なくとも１つから作成された活動領域
から成ることを特徴とする、項番１に記載のレーザ。
【００５５】３． 第１反射器がアルミニウム・ガリウ
ム・ヒ素から成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
ム・ヒ素から成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
【００５６】４． 第２反射器がアルミニウム・ガリウ
ム・リンから成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
ム・リンから成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
【００５７】５． 接着層がインジウムから成ることを
特徴とする、項番１に記載のレーザ。
特徴とする、項番１に記載のレーザ。
【００５８】６． 接着層がインジウム・ガリウム・リ
ンから成ることを特徴とする、項番５に記載のレーザ。
ンから成ることを特徴とする、項番５に記載のレーザ。
【００５９】７． 非線形結晶がアルミニウム・ガリウ
ム・リンから成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
ム・リンから成ることを特徴とする、項番１に記載のレ
ーザ。
【００６０】８． 光増幅器と非線形結晶の間にキャビ
ティ内反射器を更に含んでおり、該キャビティ内反射器
がリン化合物から成り、基本周波数の光を伝導し、基本
周波数の２倍の周波数の光を反射することを特徴とす
る、項番１に記載のレーザ。
ティ内反射器を更に含んでおり、該キャビティ内反射器
がリン化合物から成り、基本周波数の光を伝導し、基本
周波数の２倍の周波数の光を反射することを特徴とす
る、項番１に記載のレーザ。
【００６１】９． キャビティ内反射器が接着層と非線
形結晶の間に配置されていることを特徴とする、項番８
に記載のレーザ。
形結晶の間に配置されていることを特徴とする、項番８
に記載のレーザ。
【００６２】10． キャビティ内反射器がアルミニウム
・ガリウム・リンから成ることを特徴とする、項番９に
記載のレーザ。
・ガリウム・リンから成ることを特徴とする、項番９に
記載のレーザ。
【００６３】11． （a）ヒ素化合物をガリウム・ヒ素
基板上でエピタキシャル成長させて、所望の基本周波数
の光を反射する第１反射器を形成し、（b）ヒ素化合物
を第１反射器上でエピタキシャル成長させて、光増幅器
を形成し、（c）リン化合物を光増幅器上でエピタキシ
ャル成長させて、光増幅器の結晶構造に格子整合した接
着層を形成することによって第１構造を形成し、（a）
リン化合物をガリウム・リン基板上でエピタキシャル成
長させて、前記基本周波数の光を反射し、かつ基本周波
数の２倍の光を伝導する第２反射器を形成し、（b）リ
ン化合物を第２反射器上でエピタキシャル成長させて、
非線形結晶を形成することによって第２構造を形成し、
非線形結晶を接着層に対して押圧し、温度を上げること
によって２つの構造を融着するステップから成ることを
特徴とする、半導体レーザ作成方法。
基板上でエピタキシャル成長させて、所望の基本周波数
の光を反射する第１反射器を形成し、（b）ヒ素化合物
を第１反射器上でエピタキシャル成長させて、光増幅器
を形成し、（c）リン化合物を光増幅器上でエピタキシ
ャル成長させて、光増幅器の結晶構造に格子整合した接
着層を形成することによって第１構造を形成し、（a）
リン化合物をガリウム・リン基板上でエピタキシャル成
長させて、前記基本周波数の光を反射し、かつ基本周波
数の２倍の光を伝導する第２反射器を形成し、（b）リ
ン化合物を第２反射器上でエピタキシャル成長させて、
非線形結晶を形成することによって第２構造を形成し、
非線形結晶を接着層に対して押圧し、温度を上げること
によって２つの構造を融着するステップから成ることを
特徴とする、半導体レーザ作成方法。
【００６４】12． ２つの構造を融着した後に、ガリウ
ム・リン基板を第２反射器から除去することを更に含
む、項番11に記載の方法。
ム・リン基板を第２反射器から除去することを更に含
む、項番11に記載の方法。
【００６５】13． 第２構造を形成するステップがリン
化合物を非線形結晶上でエピタキシャル成長させて、基
本周波数の光を伝導し、基本周波数の２倍の周波数の光
を反射するキャビティ内反射器を形成するステップを更
に含むことを特徴とする、項番11に記載の方法。
化合物を非線形結晶上でエピタキシャル成長させて、基
本周波数の光を伝導し、基本周波数の２倍の周波数の光
を反射するキャビティ内反射器を形成するステップを更
に含むことを特徴とする、項番11に記載の方法。
【００６６】14． 光増幅器をエピタキシャル成長させ
るステップがガリウム・ヒ素の第１スペーサ層を成長さ
せ、インジウム・ガリウム・ヒ素の活動層を成長させ、
ガリウム・ヒ素の第２スペーサ層を成長させるサブステ
ップを含むことを特徴とする、項番11に記載の方法。
るステップがガリウム・ヒ素の第１スペーサ層を成長さ
せ、インジウム・ガリウム・ヒ素の活動層を成長させ、
ガリウム・ヒ素の第２スペーサ層を成長させるサブステ
ップを含むことを特徴とする、項番11に記載の方法。
【００６７】15． 第１反射器がアルミニウム・ガリウ
ム・ヒ素から成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
ム・ヒ素から成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
【００６８】16． 第２反射器がアルミニウム・ガリウ
ム・リンから成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
ム・リンから成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
【００６９】17． 非線形結晶がアルミニウム・ガリウ
ム・リンから成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
ム・リンから成ることを特徴とする、項番11に記載の方
法。
【００７０】18． 接着層がインジウムから成ることを
特徴とする、項番11に記載の方法。
特徴とする、項番11に記載の方法。
【００７１】19． 接着層がインジウム・ガリウム・リ
ンから成ることを特徴とする、項番18に記載の方法。
ンから成ることを特徴とする、項番18に記載の方法。
【００７２】
【発明の効果】本発明によって、青色光の様な周波数倍
増光が発生できる、コンパクトで、安定度が高く、効率
が良く、しかも製造が容易な半導体レーザが提供され
る。
増光が発生できる、コンパクトで、安定度が高く、効率
が良く、しかも製造が容易な半導体レーザが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を具体化する垂直キャビティ表面
発光レーザの断面図である。
発光レーザの断面図である。
【図２】図１に示したものと同様の実施例の断面図であ
り、しかも光増幅器と非線形結晶の間のキャビティ内反
射器を含んでいる。
り、しかも光増幅器と非線形結晶の間のキャビティ内反
射器を含んでいる。
１１ ガリウム・ヒ素基板 １３ 第１反射器 １５ 光増幅器 １７ 接着層 １９ 非線形結晶 ２１ 第２反射器 ２３ 活動領域 ２５、２７ スペーサ層 ３３ キャビティ内反射器 ３７ 第１構造 ３９ 第２構造 ４１ ガリウム・リン基板
Claims (1)
- 【請求項１】ガリウム・ヒ素基板と、 基板に隣接しており、ヒ素化合物から成り、所望の基本
周波数の光を反射する第１反射器と、 第１反射器に隣接しており、ヒ素化合物から成る光増幅
器と、 光増幅器に隣接した接着層と、 接着層を通って光増幅器に融着され、リン化合物から成
る非線形結晶と、 非線形結晶に隣接しており、リン化合物から成り、前記
基本周波数の光を反射し、基本周波数の２倍の周波数の
光を伝導する第２反射器とから成っており、第１、及び
第２反射器がその間に、第１反射器から光増幅器、接着
層、及び非線形結晶を通って、第２反射器まで延びるレ
ーザ・キャビティを画定しており、 レーザが外部エネルギー源に応答してレーザ・キャビテ
ィ内で基本周波数の光を発生し、非線形結晶が発生した
光をその光の周波数の２倍の周波数を有する光に変換
し、これによって周波数倍増光のビームを第２反射器を
通して提供する様に作動することを特徴とする半導体レ
ーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US156216 | 1988-02-16 | ||
| US08/156,216 US5363390A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Semiconductor laser that generates second harmonic light by means of a nonlinear crystal in the laser cavity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226567A true JPH07226567A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=22558612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6288142A Pending JPH07226567A (ja) | 1993-11-22 | 1994-11-22 | レーザ・キャビティ内の非線形結晶によって第２高調波光を発生する半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5363390A (ja) |
| EP (1) | EP0654873B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07226567A (ja) |
| DE (1) | DE69401699T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004039717A (ja) * | 2002-07-01 | 2004-02-05 | Ricoh Co Ltd | 半導体分布ブラッグ反射鏡および面発光型半導体レーザおよび面発光型半導体レーザアレイおよび光通信システムおよび光書き込みシステムおよび光ピックアップシステム |
| JP2008124287A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Ricoh Co Ltd | 波長変換素子 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996010855A1 (en) * | 1994-10-03 | 1996-04-11 | Sdl, Inc. | Tunable blue laser diode |
| US5804834A (en) * | 1994-10-28 | 1998-09-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor device having contact resistance reducing layer |
| US5513204A (en) * | 1995-04-12 | 1996-04-30 | Optical Concepts, Inc. | Long wavelength, vertical cavity surface emitting laser with vertically integrated optical pump |
| US6021141A (en) * | 1996-03-29 | 2000-02-01 | Sdl, Inc. | Tunable blue laser diode |
| US5724375A (en) * | 1996-07-17 | 1998-03-03 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with enhanced second harmonic generation and method of making same |
| US5818601A (en) * | 1996-10-04 | 1998-10-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wavelength independent optical probe |
| US5923696A (en) * | 1996-12-27 | 1999-07-13 | Motorola, Inc. | Visible light emitting vertical cavity surface emitting laser with gallium phosphide contact layer and method of fabrication |
| US5993981A (en) * | 1997-04-18 | 1999-11-30 | Raytheon Company | Broadband protective optical window coating |
| EP1014455B1 (en) | 1997-07-25 | 2006-07-12 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP3770014B2 (ja) | 1999-02-09 | 2006-04-26 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| WO2000052796A1 (fr) | 1999-03-04 | 2000-09-08 | Nichia Corporation | Element de laser semiconducteur au nitrure |
| US6252896B1 (en) * | 1999-03-05 | 2001-06-26 | Agilent Technologies, Inc. | Long-Wavelength VCSEL using buried bragg reflectors |
| JP2000261101A (ja) | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 波長変換装置 |
| US6393038B1 (en) | 1999-10-04 | 2002-05-21 | Sandia Corporation | Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser |
| JPWO2002058060A1 (ja) * | 2001-01-18 | 2004-05-27 | 株式会社日立製作所 | 光情報記録媒体 |
| US6693933B2 (en) | 2001-03-15 | 2004-02-17 | Honeywell International Inc. | Vertical cavity master oscillator power amplifier |
| US6671304B2 (en) | 2001-08-28 | 2003-12-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Amplitude-modulated laser for high-bandwidth communications systems |
| US20110272727A1 (en) * | 2007-02-13 | 2011-11-10 | Epistar Corporation | Light-emitting diode and method for manufacturing the same |
| TWI362769B (en) | 2008-05-09 | 2012-04-21 | Univ Nat Chiao Tung | Light emitting device and fabrication method therefor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0514538Y2 (ja) * | 1986-10-08 | 1993-04-19 | ||
| JPS63280484A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| US5070505A (en) * | 1990-04-30 | 1991-12-03 | Amoco Corporation | Self-doubling micro-laser |
| JP3244529B2 (ja) * | 1992-04-16 | 2002-01-07 | アジレント・テクノロジーズ・インク | 面発光型第２高調波生成素子 |
| US5317447A (en) * | 1992-04-24 | 1994-05-31 | Electro Scientific Industries, Inc. | High-power, compact, diode-pumped, tunable laser |
| US5231642A (en) * | 1992-05-08 | 1993-07-27 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor ring and folded cavity lasers |
| US5249195A (en) * | 1992-06-30 | 1993-09-28 | At&T Bell Laboratories | Erbium doped optical devices |
-
1993
- 1993-11-22 US US08/156,216 patent/US5363390A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-21 DE DE69401699T patent/DE69401699T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-21 EP EP94308586A patent/EP0654873B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-22 JP JP6288142A patent/JPH07226567A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004039717A (ja) * | 2002-07-01 | 2004-02-05 | Ricoh Co Ltd | 半導体分布ブラッグ反射鏡および面発光型半導体レーザおよび面発光型半導体レーザアレイおよび光通信システムおよび光書き込みシステムおよび光ピックアップシステム |
| JP4497796B2 (ja) * | 2002-07-01 | 2010-07-07 | 株式会社リコー | 面発光型半導体レーザおよび面発光型半導体レーザアレイおよび光通信システムおよび光書き込みシステムおよび光ピックアップシステム |
| JP2008124287A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Ricoh Co Ltd | 波長変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0654873B1 (en) | 1997-02-05 |
| DE69401699D1 (de) | 1997-03-20 |
| EP0654873A1 (en) | 1995-05-24 |
| US5363390A (en) | 1994-11-08 |
| DE69401699T2 (de) | 1997-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07226567A (ja) | レーザ・キャビティ内の非線形結晶によって第２高調波光を発生する半導体レーザ | |
| US5390210A (en) | Semiconductor laser that generates second harmonic light with attached nonlinear crystal | |
| US8023547B2 (en) | Vertical extended cavity surface emission laser and method for manufacturing a light emitting component of the same | |
| KR100209829B1 (ko) | 면발광형 제 2고조파 생성장치 | |
| RU2153746C2 (ru) | Оптическое устройство | |
| US6879615B2 (en) | FCSEL that frequency doubles its output emissions using sum-frequency generation | |
| US5358880A (en) | Method of manufacturing closed cavity LED | |
| US6277696B1 (en) | Surface emitting laser using two wafer bonded mirrors | |
| JP4874768B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| WO2008085273A1 (en) | Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers | |
| US5422903A (en) | Surface emitting second harmonic generating device | |
| JPS63280484A (ja) | 半導体装置 | |
| US20220209487A1 (en) | Stable uv laser | |
| Mereuta et al. | Flip-chip Wafer-fused OP-VECSELs emitting 3.65 W at the 1.55-μm waveband | |
| JPH10233558A (ja) | ダイヤモンド層を含む多層膜構造、それを有する光デバイス、およびその作製方法 | |
| JP3163566B2 (ja) | ２次高調波発生デバイス | |
| JPH104240A (ja) | 半導体光素子、ウエハ及びその製造方法 | |
| JPH0730181A (ja) | 面発光型第２高調波生成素子 | |
| US7812423B2 (en) | Optical device comprising crystalline semiconductor layer and reflective element | |
| JP4245993B2 (ja) | 半導体多層膜反射鏡及びこれを含む光半導体デバイス | |
| CN113594852B (zh) | 一种窄线宽的半导体器件及其制备方法 | |
| JP3132445B2 (ja) | 長波長帯面発光型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPS63164379A (ja) | 光出力装置 | |
| JPH046217Y2 (ja) | ||
| JPH0621581A (ja) | 半導体面型光スイッチ |