JPH0815231B2 - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPH0815231B2 JPH0815231B2 JP61312006A JP31200686A JPH0815231B2 JP H0815231 B2 JPH0815231 B2 JP H0815231B2 JP 61312006 A JP61312006 A JP 61312006A JP 31200686 A JP31200686 A JP 31200686A JP H0815231 B2 JPH0815231 B2 JP H0815231B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- optical waveguide
- active layer
- substrate
- laser
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18319—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement comprising a periodical structure in lateral directions
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は表示や光情報処理分野の光源となる半導体レ
ーザ素子に関するものある。
ーザ素子に関するものある。
従来の技術 半導体レーザ素子はGaAs系、InP系材料を中心に実用
化され、数多くの民生機器に適用されている。従来から
開発されてきた半導体レーザは約２μｍ×300μｍ程度
のストライプ状の活性領域を有し、ファブリペロ型レー
ザでは共振器をストライプの両端面で構成し、分布帰還
型レーザにおいては一方向回折格子によって形成されて
いる。この薄く、狭い活性領域が低屈折率な層で埋込ま
れているために放射されるレーザ光は基板に対して垂直
方向，水平方向ともに数度から数十度の広がり角をもっ
て放射される。従って、機器への適用に際しては高性能
な集光レンズや複数のレンズを必要としていた。
化され、数多くの民生機器に適用されている。従来から
開発されてきた半導体レーザは約２μｍ×300μｍ程度
のストライプ状の活性領域を有し、ファブリペロ型レー
ザでは共振器をストライプの両端面で構成し、分布帰還
型レーザにおいては一方向回折格子によって形成されて
いる。この薄く、狭い活性領域が低屈折率な層で埋込ま
れているために放射されるレーザ光は基板に対して垂直
方向，水平方向ともに数度から数十度の広がり角をもっ
て放射される。従って、機器への適用に際しては高性能
な集光レンズや複数のレンズを必要としていた。
そこで平行ビームに近いレーザ光を得る方法としてい
くつかの提案がなされてきた。その１つは基板に垂直方
向に短共振器をつくって基板に垂直方向に発振させる方
法であり、もう１つはストライプ状の活性領域の一部に
２次グレーティングを構成し、ストライプに対して垂直
方向に出射させる方法などが代表的なものである。
くつかの提案がなされてきた。その１つは基板に垂直方
向に短共振器をつくって基板に垂直方向に発振させる方
法であり、もう１つはストライプ状の活性領域の一部に
２次グレーティングを構成し、ストライプに対して垂直
方向に出射させる方法などが代表的なものである。
しかし、これらの素子においても放射角は小さくはな
るが平行ビームにはならないばかりか、しきい値も高
く、実用的なデバイスにまで至っていない。
るが平行ビームにはならないばかりか、しきい値も高
く、実用的なデバイスにまで至っていない。
発明が解決しようとする問題点 このように、従来のレーザは非点収差が大きくまた波
長分布が大きく、小さなスポットにレーザ光を絞ること
が困難であるばかりか、平行ビームに近いレーザ光を得
ることができなかった。
長分布が大きく、小さなスポットにレーザ光を絞ること
が困難であるばかりか、平行ビームに近いレーザ光を得
ることができなかった。
問題点を解決するための手段 本発明は、半導体基体と、 前記基体上に形成された光導波路層と、 前記光導波路層上に形成された円形状の活性層と、 前記活性層上に設けられた電極とを備え、 前記活性層は、前記光導波路層上に、この層の全面を
覆うことなく部分的に設けられており、 前記光導波路層上の前記円形状の活性層の開口部に
は、前記活性層で発光するレーザ光を前記基体に対して
垂直に放出するための第１の回折格子が同心円状に設け
られており、 前記活性層の外側の前記光導波路層上には、前記レー
ザ光を前記光導波路層に帰還させるための第２の回折格
子が設けられている、半導体レーザ素子とするものであ
る。
覆うことなく部分的に設けられており、 前記光導波路層上の前記円形状の活性層の開口部に
は、前記活性層で発光するレーザ光を前記基体に対して
垂直に放出するための第１の回折格子が同心円状に設け
られており、 前記活性層の外側の前記光導波路層上には、前記レー
ザ光を前記光導波路層に帰還させるための第２の回折格
子が設けられている、半導体レーザ素子とするものであ
る。
作用 本発明は共振器となる回折格子を同心円状に形成する
ことによって共振器を中心点より放射状に構成し、さら
に、２次グレーティングを円の中心部に配置することに
よって基板に対して垂直方向に放射される放射角の小さ
いレーザ光線を実現したものである。
ことによって共振器を中心点より放射状に構成し、さら
に、２次グレーティングを円の中心部に配置することに
よって基板に対して垂直方向に放射される放射角の小さ
いレーザ光線を実現したものである。
実施例 本発明の第１の実施例を第１図に示す。１はInP化合
物半導体基体、２はｎ−InPクラッド層、３はInGaAsP活
性層、４は光導波層でＰ−InGaAsPおよび組成の異なる
Ｐ−InGaAsPの積層で構成され、この界面には同心円状
の回折格子６が形成されている。さらに、導波路上にＰ
−InPクラッド層５が形成され、p,n電極8,7がとりつけ
られ、Ｐ電極８は円筒状に形成されている。ここで、回
折格子６としては２次グレーティングであるほか、活性
層，導波層であるInGaAsPバンドギャップにはInGaAsP3
（λｐ＝1.3μｍ）＜Ｐ−InGaAsP層4a＜Ｐ−InGaAsP層4
b、なる関係がある。
物半導体基体、２はｎ−InPクラッド層、３はInGaAsP活
性層、４は光導波層でＰ−InGaAsPおよび組成の異なる
Ｐ−InGaAsPの積層で構成され、この界面には同心円状
の回折格子６が形成されている。さらに、導波路上にＰ
−InPクラッド層５が形成され、p,n電極8,7がとりつけ
られ、Ｐ電極８は円筒状に形成されている。ここで、回
折格子６としては２次グレーティングであるほか、活性
層，導波層であるInGaAsPバンドギャップにはInGaAsP3
（λｐ＝1.3μｍ）＜Ｐ−InGaAsP層4a＜Ｐ−InGaAsP層4
b、なる関係がある。
このような素子構成においては電極7,8間に電流を注
入することによって発光した光は同心円状グレーティン
グによって光帰還がかかり、レーザ発振光９が得られ
る。レーザ発振光９は２次グレーティングであるために
素子中心部の電極のない部分より基板に垂直方向に放射
される。
入することによって発光した光は同心円状グレーティン
グによって光帰還がかかり、レーザ発振光９が得られ
る。レーザ発振光９は２次グレーティングであるために
素子中心部の電極のない部分より基板に垂直方向に放射
される。
第２図に第２の実施例の中心部での断面構造を示す。
１はｎ−InP基体、４はｎ−InGaAsP導波路層、３は活性
層、５はＰ型クラッド層、10はＰ−InGaAsPコンタクト
層、７はn,p側電極金属、６は２次グレーティング、11
は１次グレーティングである。
１はｎ−InP基体、４はｎ−InGaAsP導波路層、３は活性
層、５はＰ型クラッド層、10はＰ−InGaAsPコンタクト
層、７はn,p側電極金属、６は２次グレーティング、11
は１次グレーティングである。
このような構成では電流の注入によって活性領域３の
みで発光し、発光した光は光導波層４を伝播し、グレー
ティングによって光帰還がかかり共振器となりレーザ発
振を行なわすことができる。このときグレーティング11
は１次グレーティングであるために光は導波路内にすべ
て帰還されるのに対して、中心部のグレーティング６は
２次グレーティングであるために、一部は導波路内に帰
還され、一部は外部レーザ光９として取り出すことがで
きる。
みで発光し、発光した光は光導波層４を伝播し、グレー
ティングによって光帰還がかかり共振器となりレーザ発
振を行なわすことができる。このときグレーティング11
は１次グレーティングであるために光は導波路内にすべ
て帰還されるのに対して、中心部のグレーティング６は
２次グレーティングであるために、一部は導波路内に帰
還され、一部は外部レーザ光９として取り出すことがで
きる。
以上はInGaAsP/InP系での実験を述べたが、AlGaAs/Ga
As、その他のIII−Ｖ混晶系、あるいはII−IV等他の半
導体レーザにおいても同様に適用されることは言うまで
もない。
As、その他のIII−Ｖ混晶系、あるいはII−IV等他の半
導体レーザにおいても同様に適用されることは言うまで
もない。
本発明の実施例においてはレーザ光放射側の電極とし
て円型帯状となっているが、電流注入を局所的に集中さ
せるために、放射状に分割し、その一部あるいは全部に
て駆動することも可能である。
て円型帯状となっているが、電流注入を局所的に集中さ
せるために、放射状に分割し、その一部あるいは全部に
て駆動することも可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、 （１）基板に対してほぼ垂直にレーザ光を発光できるた
めに、放射角が小さく平行光が得られ容易に回折限界近
くにまで集光が可能である。
めに、放射角が小さく平行光が得られ容易に回折限界近
くにまで集光が可能である。
（２）基板の全面に活性層が存在するのではなく、活性
層は光導波路の所定の部分に円形状に存在するだけなの
で、光導波層を導波する光は活性層に吸収されることは
あまりないので、レーザ光の導波効率が高い。
層は光導波路の所定の部分に円形状に存在するだけなの
で、光導波層を導波する光は活性層に吸収されることは
あまりないので、レーザ光の導波効率が高い。
（３）（２）と同様に光導波層上に部分的にしか活性層
がないので、活性層から発光する波長のばらつきが小さ
く、かつ、回折格子でレーザ光が活性層に帰還する、い
わゆる外部共振器構造になっているので、波長幅の小さ
いコヒーレント光が得られる。
がないので、活性層から発光する波長のばらつきが小さ
く、かつ、回折格子でレーザ光が活性層に帰還する、い
わゆる外部共振器構造になっているので、波長幅の小さ
いコヒーレント光が得られる。
第１図は本発明の第１の実施例のレーザ装置の斜視断面
図、第２図は本発明の第２の実施例装置の断面図であ
る。 １……基体、2,5……クラッド層、３……活性層、４…
…光導波層、7,8……電極、９……レーザ発振光。
図、第２図は本発明の第２の実施例装置の断面図であ
る。 １……基体、2,5……クラッド層、３……活性層、４…
…光導波層、7,8……電極、９……レーザ発振光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雄谷 順 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 芹澤 晧元 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 博昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−51583（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基体と、 前記基体上に形成された光導波路層と、 前記光導波路層上に形成された円形状の活性層と、 前記活性層上に設けられた電極とを備え、 前記活性層は、前記光導波路層上に、この層の全面を覆
うことなく部分的に設けられており、 前記光導波路層上の前記円形状の活性層の開口部には、
前記活性層で発光するレーザ光を前記基体に対して垂直
に放出するための第１の回折格子が同心円状に設けられ
ており、 前記活性層の外側の前記光導波路層上には、前記レーザ
光を前記光導波路層に帰還させるための第２の回折格子
が設けられている ことを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312006A JPH0815231B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312006A JPH0815231B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164376A JPS63164376A (ja) | 1988-07-07 |
| JPH0815231B2 true JPH0815231B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=18024071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312006A Expired - Lifetime JPH0815231B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815231B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103633559A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-12 | 中国科学院半导体研究所 | 高功率低发散角的半导体太赫兹垂直面发射激光器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2688637B1 (fr) * | 1991-03-13 | 1998-08-28 | France Telecom | Laser de puissance a emission par la surface et procede de fabrication de ce laser. |
| US10811845B2 (en) * | 2012-02-28 | 2020-10-20 | Thorlabs Quantum Electronics, Inc. | Surface emitting multiwavelength distributed-feedback concentric ring lasers |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5851583A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-26 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312006A patent/JPH0815231B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103633559A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-12 | 中国科学院半导体研究所 | 高功率低发散角的半导体太赫兹垂直面发射激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63164376A (ja) | 1988-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |