JPH0818166A - 光入出射方向変換用半導体レーザ - Google Patents
光入出射方向変換用半導体レーザInfo
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- JPH0818166A JPH0818166A JP15238994A JP15238994A JPH0818166A JP H0818166 A JPH0818166 A JP H0818166A JP 15238994 A JP15238994 A JP 15238994A JP 15238994 A JP15238994 A JP 15238994A JP H0818166 A JPH0818166 A JP H0818166A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板に対して垂直方向に入射された光を平行
方向に出射する、あるいは基板に対して平行方向に入射
された光を垂直方向に出射する光入出射方向変換用半導
体レーザに関し、微小構造化と低消費電力化を可能す
る。 【構成】 活性層の両面に高反射率の反射鏡を配し、基
板に対して垂直方向に光を入出射する垂直共振器レーザ
と、垂直共振器レーザを含む円柱構造を有し、その側壁
に沿ってレーザ光が全反射を繰り返すことによりレーザ
発振する、いわゆるホイスパリング・ギャラリー・モー
ドで発振し、基板に対して水平方向に光を入出射するマ
イクロシリンダーレーザとを備える。
方向に出射する、あるいは基板に対して平行方向に入射
された光を垂直方向に出射する光入出射方向変換用半導
体レーザに関し、微小構造化と低消費電力化を可能す
る。 【構成】 活性層の両面に高反射率の反射鏡を配し、基
板に対して垂直方向に光を入出射する垂直共振器レーザ
と、垂直共振器レーザを含む円柱構造を有し、その側壁
に沿ってレーザ光が全反射を繰り返すことによりレーザ
発振する、いわゆるホイスパリング・ギャラリー・モー
ドで発振し、基板に対して水平方向に光を入出射するマ
イクロシリンダーレーザとを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板に対して垂直方向
に入射された光を平行方向に出射する、あるいは基板に
対して平行方向に入射された光を垂直方向に出射する光
入出射方向変換用半導体レーザに関する。
に入射された光を平行方向に出射する、あるいは基板に
対して平行方向に入射された光を垂直方向に出射する光
入出射方向変換用半導体レーザに関する。
【０００２】本発明の光入出射方向変換用半導体レーザ
は、光通信・光情報システムを構成する光交換機・光中
継器において、光論理・光スイッチング動作を行う機能
デバイスとして利用される。
は、光通信・光情報システムを構成する光交換機・光中
継器において、光論理・光スイッチング動作を行う機能
デバイスとして利用される。
【０００３】
【従来の技術】図１０は、光入出射方向を変換する従来
素子の概略図である。図において、基板１に対して垂直
方向に入射された入射光Ａは、光検出器２に受光されて
電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器３で増
幅され、信号処理回路４で波形整形されて半導体レーザ
５の駆動信号となる。半導体レーザ５はこの駆動信号に
より変調され、入射光Ａを増幅および波形整形した出射
光Ｂを出射する。このとき、半導体レーザ５の出射方向
を基板１に対して平行方向にすることにより、入出射光
の方向変換が行われる。
素子の概略図である。図において、基板１に対して垂直
方向に入射された入射光Ａは、光検出器２に受光されて
電気信号に変換される。この電気信号は、増幅器３で増
幅され、信号処理回路４で波形整形されて半導体レーザ
５の駆動信号となる。半導体レーザ５はこの駆動信号に
より変調され、入射光Ａを増幅および波形整形した出射
光Ｂを出射する。このとき、半導体レーザ５の出射方向
を基板１に対して平行方向にすることにより、入出射光
の方向変換が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光検出器，各
電子回路，半導体レーザを同一基板内に形成し、各部品
間を電極配線する構造では、１チップの大きさを数百μ
ｍ角程度までしか微小化できなかった。また、光信号を
一旦電気信号に変換するために配線遅延が生じ、消費電
力が大きくなる問題があった。
電子回路，半導体レーザを同一基板内に形成し、各部品
間を電極配線する構造では、１チップの大きさを数百μ
ｍ角程度までしか微小化できなかった。また、光信号を
一旦電気信号に変換するために配線遅延が生じ、消費電
力が大きくなる問題があった。
【０００５】また、同様に基板に対して平行方向に入射
された光を電気信号に変換し、垂直共振器レーザ（面発
光レーザ）を駆動して垂直方向に光を出射する構成をと
ることも可能になっている。しかし、垂直共振器レーザ
としては閾値電流がサブｍＡ程度のものが既にあるが
（例えば特開昭56-98888号公報）、現在のところ単体と
してのものに限られている。
された光を電気信号に変換し、垂直共振器レーザ（面発
光レーザ）を駆動して垂直方向に光を出射する構成をと
ることも可能になっている。しかし、垂直共振器レーザ
としては閾値電流がサブｍＡ程度のものが既にあるが
（例えば特開昭56-98888号公報）、現在のところ単体と
してのものに限られている。
【０００６】ところで、半径が数μｍ程度の円柱構造
（ディスク）の側壁に沿って全反射を繰り返すことによ
りレーザ発振する、いわゆるホイスパリング・ギャラリ
ー・モードのマイクロシリンダーレーザがある ( Apple
d Physics Letters, vol.60,No.3, pp.289-291) 。こ
のマイクロシリンダーレーザでは、基板に対して平行方
向にかつ任意の円周方向に光を取り出すことができる。
しかし、マイクロシリンダーレーザについても現在のと
ころ単体としてのものに限られている。
（ディスク）の側壁に沿って全反射を繰り返すことによ
りレーザ発振する、いわゆるホイスパリング・ギャラリ
ー・モードのマイクロシリンダーレーザがある ( Apple
d Physics Letters, vol.60,No.3, pp.289-291) 。こ
のマイクロシリンダーレーザでは、基板に対して平行方
向にかつ任意の円周方向に光を取り出すことができる。
しかし、マイクロシリンダーレーザについても現在のと
ころ単体としてのものに限られている。
【０００７】本発明は、基板に対する平行方向と垂直方
向との間で入出射光の方向変換を行うことができ、さら
に微小構造化と低消費電力化が可能な光入出射方向変換
用半導体レーザを提供することを目的とする。
向との間で入出射光の方向変換を行うことができ、さら
に微小構造化と低消費電力化が可能な光入出射方向変換
用半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光入出射方向変
換用半導体レーザは、活性層の両面に高反射率の反射鏡
を配し、基板に対して垂直方向に光を入出射する垂直共
振器レーザと、垂直共振器レーザを含む円柱構造を有
し、その側壁に沿ってレーザ光が全反射を繰り返すこと
によりレーザ発振する、いわゆるホイスパリング・ギャ
ラリー・モードで発振し、基板に対して水平方向に光を
入出射するマイクロシリンダーレーザとを備える。
換用半導体レーザは、活性層の両面に高反射率の反射鏡
を配し、基板に対して垂直方向に光を入出射する垂直共
振器レーザと、垂直共振器レーザを含む円柱構造を有
し、その側壁に沿ってレーザ光が全反射を繰り返すこと
によりレーザ発振する、いわゆるホイスパリング・ギャ
ラリー・モードで発振し、基板に対して水平方向に光を
入出射するマイクロシリンダーレーザとを備える。
【０００９】また、外部入力光をマイクロシリンダーレ
ーザに結合させる入力光導波路を同一基板上に備える。
また、マイクロシリンダーレーザの出射光を外部に取り
出す出力光導波路を同一基板上に備える。
ーザに結合させる入力光導波路を同一基板上に備える。
また、マイクロシリンダーレーザの出射光を外部に取り
出す出力光導波路を同一基板上に備える。
【００１０】また、マイクロシリンダーレーザを構成す
る円柱構造内に垂直共振器レーザを所定の間隔に複数個
備える。
る円柱構造内に垂直共振器レーザを所定の間隔に複数個
備える。
【００１１】
【作用】本発明の光入出射方向変換用半導体レーザは、
垂直共振器レーザを含むようにしてその寸法よりも大き
な円柱構造を有するマイクロシリンダーレーザを形成し
ている。これにより、基板に対して平行方向の光をマイ
クロシリンダーレーザに入射すると、垂直共振器レーザ
に光結合して垂直共振器レーザを発振させる。垂直共振
器レーザからは基板に対して垂直方向にレーザ光が出射
される。すなわち、基板に対して平行方向の光信号を垂
直方向の光信号に変換することができる。
垂直共振器レーザを含むようにしてその寸法よりも大き
な円柱構造を有するマイクロシリンダーレーザを形成し
ている。これにより、基板に対して平行方向の光をマイ
クロシリンダーレーザに入射すると、垂直共振器レーザ
に光結合して垂直共振器レーザを発振させる。垂直共振
器レーザからは基板に対して垂直方向にレーザ光が出射
される。すなわち、基板に対して平行方向の光信号を垂
直方向の光信号に変換することができる。
【００１２】また、基板に対して垂直方向の光を垂直共
振器レーザに入射すると、マイクロシリンダーレーザに
光結合してマイクロシリンダーレーザを発振させる。マ
イクロシリンダーレーザからは基板に対して平行方向に
レーザ光が出射される。すなわち、基板に対して垂直方
向の光信号を平行方向の光信号に変換することができ
る。
振器レーザに入射すると、マイクロシリンダーレーザに
光結合してマイクロシリンダーレーザを発振させる。マ
イクロシリンダーレーザからは基板に対して平行方向に
レーザ光が出射される。すなわち、基板に対して垂直方
向の光信号を平行方向の光信号に変換することができ
る。
【００１３】また、垂直共振器レーザを所定の間隔で複
数個備えることにより、１つの垂直共振器レーザとして
機能させて高出力化を図り、また位相同期のかかった鋭
い出射ビームを得ることができる。
数個備えることにより、１つの垂直共振器レーザとして
機能させて高出力化を図り、また位相同期のかかった鋭
い出射ビームを得ることができる。
【００１４】
（第１実施例）図１は、本発明の第１実施例の構成を示
し、(1) は上面図、(2) はＸ−Ｘ′断面図である。図２
は、図１のＸ−Ｘ′方向の斜視図である。ただし、上面
図および斜視図では電極を省略している。
し、(1) は上面図、(2) はＸ−Ｘ′断面図である。図２
は、図１のＸ−Ｘ′方向の斜視図である。ただし、上面
図および斜視図では電極を省略している。
【００１５】図において、１１はマイクロシリンダーレ
ーザ部、１２は垂直共振器レーザ部、１３は入力光導波
路、１４は出力光導波路である。本実施例では、ｎドー
プのＧaＡs基板２１上に、ｎドープのＡlＡs／ＧaＡs分
布ブラッグ反射層（以下「下部ＤＢＲ」という）２２、
ＡlＧaＡs 下部スペーサ層２３、ＩnＧaＡs 歪量子井戸
活性層（発振波長0.98μｍ）２４、ＡlＧaＡs 上部スペ
ーサ層２５、ｐドープのＡlＡs／ＧaＡs分布ブラッグ反
射層（以下「上部ＤＢＲ」という）２６，２７が積層さ
れた構成になっている。２８は垂直共振器レーザのｐ電
極、２９はマイクロシリンダーレーザのｐ電極、３０は
共通のｎ電極である。
ーザ部、１２は垂直共振器レーザ部、１３は入力光導波
路、１４は出力光導波路である。本実施例では、ｎドー
プのＧaＡs基板２１上に、ｎドープのＡlＡs／ＧaＡs分
布ブラッグ反射層（以下「下部ＤＢＲ」という）２２、
ＡlＧaＡs 下部スペーサ層２３、ＩnＧaＡs 歪量子井戸
活性層（発振波長0.98μｍ）２４、ＡlＧaＡs 上部スペ
ーサ層２５、ｐドープのＡlＡs／ＧaＡs分布ブラッグ反
射層（以下「上部ＤＢＲ」という）２６，２７が積層さ
れた構成になっている。２８は垂直共振器レーザのｐ電
極、２９はマイクロシリンダーレーザのｐ電極、３０は
共通のｎ電極である。
【００１６】ただし、垂直共振器レーザ部１２となる上
部ＤＢＲ２６，２７は、垂直共振モードで発振する条件
（反射率99％以上）を満たす十分な厚さを有する。一
方、マイクロシリンダーレーザ部１１となる上部ＤＢＲ
２６は、垂直共振器レーザ部１２に比べて上部ＤＢＲ２
７の厚さの分だけ薄くなっている。これにより、垂直共
振モードでの発振が抑圧され、マイクロシリンダーレー
ザとして機能させることができる。上部ＤＢＲ２７の厚
さは、ＡlＡs／ＧaＡsの数ペア分で十分である。
部ＤＢＲ２６，２７は、垂直共振モードで発振する条件
（反射率99％以上）を満たす十分な厚さを有する。一
方、マイクロシリンダーレーザ部１１となる上部ＤＢＲ
２６は、垂直共振器レーザ部１２に比べて上部ＤＢＲ２
７の厚さの分だけ薄くなっている。これにより、垂直共
振モードでの発振が抑圧され、マイクロシリンダーレー
ザとして機能させることができる。上部ＤＢＲ２７の厚
さは、ＡlＡs／ＧaＡsの数ペア分で十分である。
【００１７】このような垂直共振器レーザ部１２は、上
部ＤＢＲ２７の表面からマイクロシリンダーレーザ部１
１となる部分の数ペアをウェット・エッチまたは反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライ・エッチによ
って除去して作製する。あるいは、垂直共振器レーザ１
２となる部分に、誘電体多層膜反射鏡として上部ＤＢＲ
２７を上乗せするように形成してもよい。
部ＤＢＲ２７の表面からマイクロシリンダーレーザ部１
１となる部分の数ペアをウェット・エッチまたは反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライ・エッチによ
って除去して作製する。あるいは、垂直共振器レーザ１
２となる部分に、誘電体多層膜反射鏡として上部ＤＢＲ
２７を上乗せするように形成してもよい。
【００１８】また、ｐ電極２８，２９を取り付けるため
に、上部ＤＢＲ２６，２７の最上層をＧaＡs層とする。
なお、図における下部ＤＢＲ２２および上部ＤＢＲ２
６，２７では、黒部がＡlＡs層であり、白部がＧaＡs層
である。さらに、マイクロシリンダーレーザ部１１と垂
直共振器レーザ部１２への電流注入を独立に行うため
に、ｐ電極２８，２９間に溝３１を設けるか、その間を
イオン注入などにより高抵抗化する。
に、上部ＤＢＲ２６，２７の最上層をＧaＡs層とする。
なお、図における下部ＤＢＲ２２および上部ＤＢＲ２
６，２７では、黒部がＡlＡs層であり、白部がＧaＡs層
である。さらに、マイクロシリンダーレーザ部１１と垂
直共振器レーザ部１２への電流注入を独立に行うため
に、ｐ電極２８，２９間に溝３１を設けるか、その間を
イオン注入などにより高抵抗化する。
【００１９】Ａ１は、ＧaＡs基板２１に対して平行方向
に、入力光導波路１３からマイクロシリンダーレーザ部
１１へ入射される入射光である。Ａ２は、ＧaＡs基板２
１に対して垂直方向に、垂直共振器レーザ部１２へ入射
される入射光である。Ｂ１は、ＧaＡs基板２１に対して
平行方向に、マイクロシリンダーレーザ部１１から出力
光導波路１４へ出射される出射光である。Ｂ２は、Ｇa
Ａs基板２１に対して垂直方向に、垂直共振器レーザ部
１２から出射される出射光である。
に、入力光導波路１３からマイクロシリンダーレーザ部
１１へ入射される入射光である。Ａ２は、ＧaＡs基板２
１に対して垂直方向に、垂直共振器レーザ部１２へ入射
される入射光である。Ｂ１は、ＧaＡs基板２１に対して
平行方向に、マイクロシリンダーレーザ部１１から出力
光導波路１４へ出射される出射光である。Ｂ２は、Ｇa
Ａs基板２１に対して垂直方向に、垂直共振器レーザ部
１２から出射される出射光である。
【００２０】Ｃは、マイクロシリンダーレーザ部１１で
ホイスパリング・ギャラリー・モードによる光の伝搬経
路を模式的に示したものである。なお、ここに示す光の
伝搬経路は６角形になっているが、マイクロシリンダー
レーザ部１１への入射角度によって任意の形状をとる。
マイクロシリンダーレーザ部１１内の光は、側壁に沿っ
て全反射を繰り返すことにより増幅され、レーザ発振状
態となる。
ホイスパリング・ギャラリー・モードによる光の伝搬経
路を模式的に示したものである。なお、ここに示す光の
伝搬経路は６角形になっているが、マイクロシリンダー
レーザ部１１への入射角度によって任意の形状をとる。
マイクロシリンダーレーザ部１１内の光は、側壁に沿っ
て全反射を繰り返すことにより増幅され、レーザ発振状
態となる。
【００２１】また、マイクロシリンダーレーザ部１１と
垂直共振器レーザ部１２との光結合は、光の伝搬経路Ｃ
と垂直共振器レーザ部１２の重なり具合に応じて決定さ
れる。したがって、両者の光結合が最大となる垂直共振
器レーザ部１２の位置は、マイクロシリンダーレーザ部
１１に内接し、かつ光の伝搬経路Ｃの１辺（弦）の中間
位置となる。本実施例では、マイクロシリンダーレーザ
部１１の半径を10μｍ程度、垂直共振器レーザ部１２の
半径を数μｍ程度としたときに、極低閾値での発振が可
能であった。
垂直共振器レーザ部１２との光結合は、光の伝搬経路Ｃ
と垂直共振器レーザ部１２の重なり具合に応じて決定さ
れる。したがって、両者の光結合が最大となる垂直共振
器レーザ部１２の位置は、マイクロシリンダーレーザ部
１１に内接し、かつ光の伝搬経路Ｃの１辺（弦）の中間
位置となる。本実施例では、マイクロシリンダーレーザ
部１１の半径を10μｍ程度、垂直共振器レーザ部１２の
半径を数μｍ程度としたときに、極低閾値での発振が可
能であった。
【００２２】以下、本発明素子の基本動作について説明
する。図３は、マイクロシリンダーレーザおよび垂直共
振器レーザの注入電流対光出力特性を示す。(1) は、外
部入力光Ｌc に応じたマイクロシリンダーレーザの注入
電流対光出力特性である。実線は外部入力光Ｌc がない
場合であり、所定の閾値を有する。破線は垂直共振器レ
ーザの出力光Ｌout(v)に対するマイクロシリンダーレー
ザの出力特性である。(2) は、外部入力光Ｌv に応じた
垂直共振器レーザの注入電流対光出力特性である。実線
は外部入力光Ｌv がない場合であり、破線はマイクロシ
リンダーレーザの出力光Ｌout(c)に対する垂直共振器レ
ーザの出力特性である。
する。図３は、マイクロシリンダーレーザおよび垂直共
振器レーザの注入電流対光出力特性を示す。(1) は、外
部入力光Ｌc に応じたマイクロシリンダーレーザの注入
電流対光出力特性である。実線は外部入力光Ｌc がない
場合であり、所定の閾値を有する。破線は垂直共振器レ
ーザの出力光Ｌout(v)に対するマイクロシリンダーレー
ザの出力特性である。(2) は、外部入力光Ｌv に応じた
垂直共振器レーザの注入電流対光出力特性である。実線
は外部入力光Ｌv がない場合であり、破線はマイクロシ
リンダーレーザの出力光Ｌout(c)に対する垂直共振器レ
ーザの出力特性である。
【００２３】動作時には、マイクロシリンダーレーザお
よび垂直共振器レーザともに、外部入力光がないとき
(Ｌc＝０，Ｌv＝０)の閾値電流以下にバイアス電流を設
定しておく。ここで、マイクロシリンダーレーザに垂直
共振器レーザの出力光Ｌout(v)を与えると発振状態とな
る。また、垂直共振器レーザにマイクロシリンダーレー
ザの出力光Ｌout(c)を与えると発振状態となる。
よび垂直共振器レーザともに、外部入力光がないとき
(Ｌc＝０，Ｌv＝０)の閾値電流以下にバイアス電流を設
定しておく。ここで、マイクロシリンダーレーザに垂直
共振器レーザの出力光Ｌout(v)を与えると発振状態とな
る。また、垂直共振器レーザにマイクロシリンダーレー
ザの出力光Ｌout(c)を与えると発振状態となる。
【００２４】図４は、図３に示すバイアス条件における
本発明素子の光入出力特性を示す。(1) は、マイクロシ
リンダーレーザの光入出力特性である。(2) は、垂直共
振器レーザの光入出力特性である。マイクロシリンダー
レーザが外部入力光Ｌc によって発振したときの出力光
Ｌ1(c)が、垂直共振器レーザの閾値Ｌth(v) よりも大き
いとする。また、垂直共振器レーザが外部入力光Ｌv に
よって発振したときの出力光Ｌ1(v)が、マイクロシリン
ダーレーザの閾値Ｌth(c) よりも大きいとする。なお、
Ｌc ，Ｌ1(v)は、外部（入力光導波路）からまたは垂直
共振器レーザからマイクロシリンダーレーザへの結合光
強度、Ｌv ，Ｌ1(c)は、外部からまたはマイクロシリン
ダーレーザから垂直共振器レーザへの結合光強度を示
す。
本発明素子の光入出力特性を示す。(1) は、マイクロシ
リンダーレーザの光入出力特性である。(2) は、垂直共
振器レーザの光入出力特性である。マイクロシリンダー
レーザが外部入力光Ｌc によって発振したときの出力光
Ｌ1(c)が、垂直共振器レーザの閾値Ｌth(v) よりも大き
いとする。また、垂直共振器レーザが外部入力光Ｌv に
よって発振したときの出力光Ｌ1(v)が、マイクロシリン
ダーレーザの閾値Ｌth(c) よりも大きいとする。なお、
Ｌc ，Ｌ1(v)は、外部（入力光導波路）からまたは垂直
共振器レーザからマイクロシリンダーレーザへの結合光
強度、Ｌv ，Ｌ1(c)は、外部からまたはマイクロシリン
ダーレーザから垂直共振器レーザへの結合光強度を示
す。
【００２５】マイクロシリンダーレーザは、基板に平行
な外部入力光Ｌc に応じて発振し、出力光Ｌ1(c)を出力
すると、それを入力とする垂直共振器レーザが発振し、
基板に垂直な出力光Ｌ2(v)を出力する。また、垂直共振
器レーザは、基板に垂直な外部入力光Ｌv に応じて発振
し、出力光Ｌ1(v)を出力すると、それを入力とするマイ
クロシリンダーレーザが発振し、基板に平行な出力光Ｌ
2(c)を出力する。以上の関係をタイミングチャートで示
すと図５のようになる。このようにして、基板に対する
平行方向と垂直方向との間で入出射光の方向変換を行う
ことができる。
な外部入力光Ｌc に応じて発振し、出力光Ｌ1(c)を出力
すると、それを入力とする垂直共振器レーザが発振し、
基板に垂直な出力光Ｌ2(v)を出力する。また、垂直共振
器レーザは、基板に垂直な外部入力光Ｌv に応じて発振
し、出力光Ｌ1(v)を出力すると、それを入力とするマイ
クロシリンダーレーザが発振し、基板に平行な出力光Ｌ
2(c)を出力する。以上の関係をタイミングチャートで示
すと図５のようになる。このようにして、基板に対する
平行方向と垂直方向との間で入出射光の方向変換を行う
ことができる。
【００２６】図６は、図３に示すバイアス条件における
本発明素子の他の光入出力特性を示す。(1) は、マイク
ロシリンダーレーザの光入出力特性である。(2) は、垂
直共振器レーザの光入出力特性である。
本発明素子の他の光入出力特性を示す。(1) は、マイク
ロシリンダーレーザの光入出力特性である。(2) は、垂
直共振器レーザの光入出力特性である。
【００２７】マイクロシリンダーレーザは、基板に平行
な外部入力光Ｌc に対して発振しないが、対応する出力
光Ｌ1(c)を増幅して出力光Ｌ1(c)′を出力すると、それ
を入力とする垂直共振器レーザが発振し、基板に垂直な
出力光Ｌ2(v)を出力する。また、垂直共振器レーザが、
基板に垂直な外部入力光Ｌv に応じて発振ないが、対応
する出力光Ｌ1(v)を増幅して出力光Ｌ1(v)′を出力する
と、それを入力とするマイクロシリンダーレーザが発振
し、基板に平行な出力光Ｌ2(c)を出力する。以上の関係
をタイミングチャートで示すと図７のようになる。この
ようにして、基板に対する平行方向と垂直方向との間で
入出射光の方向変換を行うことができる。
な外部入力光Ｌc に対して発振しないが、対応する出力
光Ｌ1(c)を増幅して出力光Ｌ1(c)′を出力すると、それ
を入力とする垂直共振器レーザが発振し、基板に垂直な
出力光Ｌ2(v)を出力する。また、垂直共振器レーザが、
基板に垂直な外部入力光Ｌv に応じて発振ないが、対応
する出力光Ｌ1(v)を増幅して出力光Ｌ1(v)′を出力する
と、それを入力とするマイクロシリンダーレーザが発振
し、基板に平行な出力光Ｌ2(c)を出力する。以上の関係
をタイミングチャートで示すと図７のようになる。この
ようにして、基板に対する平行方向と垂直方向との間で
入出射光の方向変換を行うことができる。
【００２８】（第２実施例）図８は、本発明の第２実施
例の構成を示す上面図である。ホイスパリング・ギャラ
リー・モードは、マイクロシリンダーレーザの側壁で全
反射する発振モードであるので、マイクロシリンダーレ
ーザの中心付近は光の電界強度が周辺部に比べて弱い
か、あるいは発振に寄与しない。したがって、図８に示
すように、マイクロシリンダーレーザ部１１の中心付近
に電極のない部分３２を形成することにより、低閾値・
高効率化を実現することができる。
例の構成を示す上面図である。ホイスパリング・ギャラ
リー・モードは、マイクロシリンダーレーザの側壁で全
反射する発振モードであるので、マイクロシリンダーレ
ーザの中心付近は光の電界強度が周辺部に比べて弱い
か、あるいは発振に寄与しない。したがって、図８に示
すように、マイクロシリンダーレーザ部１１の中心付近
に電極のない部分３２を形成することにより、低閾値・
高効率化を実現することができる。
【００２９】なお、電極のない部分３２として、マイク
ロシリンダーレーザのｐ電極２９に穴を開ける、ＩnＧa
Ａs 歪量子井戸活性層２４の下までエッチングにより除
去する、イオン注入により高抵抗化する、これらのいず
れの方法をとっても同様の機能を実現することができ
る。
ロシリンダーレーザのｐ電極２９に穴を開ける、ＩnＧa
Ａs 歪量子井戸活性層２４の下までエッチングにより除
去する、イオン注入により高抵抗化する、これらのいず
れの方法をとっても同様の機能を実現することができ
る。
【００３０】（第３実施例）図９は、本発明の第３実施
例の構成を示す上面図である。本実施例では、垂直共振
器レーザ部１２を複数個形成する構成を示す。各垂直共
振器レーザ部１２の間隔は、マイクロシリンダーレーザ
の発振光の位相が同期するように設定する。これによ
り、複数の垂直共振器レーザ部１２を１つの垂直共振器
レーザとして機能させることができ、高出力化を図るこ
とができる。また、位相同期のかかった回折限界に近い
鋭い出射ビームを得ることができる。
例の構成を示す上面図である。本実施例では、垂直共振
器レーザ部１２を複数個形成する構成を示す。各垂直共
振器レーザ部１２の間隔は、マイクロシリンダーレーザ
の発振光の位相が同期するように設定する。これによ
り、複数の垂直共振器レーザ部１２を１つの垂直共振器
レーザとして機能させることができ、高出力化を図るこ
とができる。また、位相同期のかかった回折限界に近い
鋭い出射ビームを得ることができる。
【００３１】なお、以上説明した実施例では、ＩnＧaＡ
s／ＧaＡs 歪超格子系について示したが、他にＩnＧaＡ
sＰ／ＩnＰ系、ＡlＧaＡs／ＧaＡs 系においても同様に
構成することができ、同様の作用，効果を得ることがで
きる。
s／ＧaＡs 歪超格子系について示したが、他にＩnＧaＡ
sＰ／ＩnＰ系、ＡlＧaＡs／ＧaＡs 系においても同様に
構成することができ、同様の作用，効果を得ることがで
きる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光入出射
方向変換用半導体レーザは、基板に対して平行方向の光
信号を垂直方向の光信号に変換することができ、また基
板に対して垂直方向の光信号を平行方向の光信号に変換
することができる。しかも、垂直共振器レーザとマイク
ロシリンダーレーザは一体構造であるので微小構造化が
可能であり、さらに全光処理構成であるので低消費電力
化が可能である。
方向変換用半導体レーザは、基板に対して平行方向の光
信号を垂直方向の光信号に変換することができ、また基
板に対して垂直方向の光信号を平行方向の光信号に変換
することができる。しかも、垂直共振器レーザとマイク
ロシリンダーレーザは一体構造であるので微小構造化が
可能であり、さらに全光処理構成であるので低消費電力
化が可能である。
【００３３】また、垂直共振器レーザを所定の間隔で複
数個備えることにより、高出力化を図り、また位相同期
のかかった鋭い出射ビームを得ることができる。
数個備えることにより、高出力化を図り、また位相同期
のかかった鋭い出射ビームを得ることができる。
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す上面図および
Ｘ−Ｘ′断面図。
Ｘ−Ｘ′断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ′方向の斜視図。
【図３】マイクロシリンダーレーザおよび垂直共振器レ
ーザの注入電流対光出力特性を示す図。
ーザの注入電流対光出力特性を示す図。
【図４】図３に示すバイアス条件における本発明素子の
光入出力特性を示す図。
光入出力特性を示す図。
【図５】図４の光入出力特性に基づく動作例を示すタイ
ミングチャート。
ミングチャート。
【図６】図３に示すバイアス条件における本発明素子の
他の光入出力特性を示す図。
他の光入出力特性を示す図。
【図７】図６の光入出力特性に基づく動作例を示すタイ
ミングチャート。
ミングチャート。
【図８】本発明の第２実施例の構成を示す上面図。
【図９】本発明の第３実施例の構成を示す上面図。
【図１０】光入出射方向を変換する従来素子の概略図。
１１ マイクロシリンダーレーザ部 １２ 垂直共振器レーザ部 １３ 入力光導波路 １４ 出力光導波路 ２１ ｎドープのＧaＡs基板 ２２ ｎドープのＡlＡs／ＧaＡs分布ブラッグ反射層
（下部ＤＢＲ） ２３ ＡlＧaＡs下部スペーサ層 ２４ ＩnＧaＡs歪量子井戸活性層（発振波長0.98μ
ｍ） ２５ ＡlＧaＡs上部スペーサ層 ２６，２７ ｐドープのＡlＡs／ＧaＡs分布ブラッグ反
射層（上部ＤＢＲ） ２８ 垂直共振器レーザのｐ電極 ２９ マイクロシリンダーレーザのｐ電極 ３０ ｎ電極 ３１ 溝 ３２ 電極のない部分
（下部ＤＢＲ） ２３ ＡlＧaＡs下部スペーサ層 ２４ ＩnＧaＡs歪量子井戸活性層（発振波長0.98μ
ｍ） ２５ ＡlＧaＡs上部スペーサ層 ２６，２７ ｐドープのＡlＡs／ＧaＡs分布ブラッグ反
射層（上部ＤＢＲ） ２８ 垂直共振器レーザのｐ電極 ２９ マイクロシリンダーレーザのｐ電極 ３０ ｎ電極 ３１ 溝 ３２ 電極のない部分
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層の両面に高反射率の反射鏡を配
し、基板に対して垂直方向に光を入出射する垂直共振器
レーザと、 前記垂直共振器レーザを含む円柱構造を有し、その側壁
に沿ってレーザ光が全反射を繰り返すことによりレーザ
発振する、いわゆるホイスパリング・ギャラリー・モー
ドで発振し、基板に対して水平方向に光を入出射するマ
イクロシリンダーレーザとを備えたことを特徴とする光
入出射方向変換用半導体レーザ。 - 【請求項２】 外部入力光をマイクロシリンダーレーザ
に結合させる入力光導波路を同一基板上に備えたことを
特徴とする請求項１に記載の光入出射方向変換用半導体
レーザ。 - 【請求項３】 マイクロシリンダーレーザの出射光を外
部に取り出す出力光導波路を同一基板上に備えたことを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の光入出射方
向変換用半導体レーザ。 - 【請求項４】 マイクロシリンダーレーザを構成する円
柱構造内に垂直共振器レーザを所定の間隔に複数個備え
たことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
に記載の光入出射方向変換用半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15238994A JPH0818166A (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 光入出射方向変換用半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15238994A JPH0818166A (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 光入出射方向変換用半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818166A true JPH0818166A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15539452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15238994A Pending JPH0818166A (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 光入出射方向変換用半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818166A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6275296B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-08-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser gyro with modulated driving power source |
| US6297883B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-10-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Ring laser gas gyro with beat signal detection from current, voltage, or impedance of the ring laser |
| US6445454B1 (en) | 1998-10-19 | 2002-09-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro having modulated frequency driven laser |
| US6493089B2 (en) | 1998-10-19 | 2002-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro and method of operating the same with a modulated frequency signal |
| US6559949B1 (en) | 1999-01-22 | 2003-05-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Gyro apparatus and gyroscope with multiple interfering laser beams affecting an electrical signal flowing therethrough |
| WO2003005499A3 (de) * | 2001-07-03 | 2003-08-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Monolithisch integrierter mikrolaser mit einem nur eine spiegelebene aufweisenden zirkularresonator |
| KR100404043B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2003-11-03 | 주식회사 비첼 | 수직으로 집적화된 고출력 면발광 반도체 레이저 장치 및그 제조 방법 |
| US6654126B1 (en) | 1999-12-01 | 2003-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical gyro with specific clock/calculation circuit |
| US6665330B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a semiconductor ring laser with a circularly formed ridge optical waveguide |
| KR20040013569A (ko) * | 2002-08-07 | 2004-02-14 | 삼성전자주식회사 | 파장 가변형 면방출 반도체 레이저 |
| US6741354B2 (en) | 1999-01-18 | 2004-05-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser device having an optical waveguide for discerning movement of an optical gyroscope and an optical gyroscope utilizing same |
| US7300808B2 (en) | 2000-05-30 | 2007-11-27 | Osram Gmbh | Optically pumped, surface-emitting semiconductor laser device and method for the manufacture thereof |
| JP2015115367A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 日本電信電話株式会社 | 面発光レーザアレイ |
-
1994
- 1994-07-04 JP JP15238994A patent/JPH0818166A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8592236B2 (en) | 2000-05-30 | 2013-11-26 | Osram Gmbh | Method for manufacture of optically pumped, surface-emitting semiconductor laser device |
| US7300808B2 (en) | 2000-05-30 | 2007-11-27 | Osram Gmbh | Optically pumped, surface-emitting semiconductor laser device and method for the manufacture thereof |
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| JP2015115367A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 日本電信電話株式会社 | 面発光レーザアレイ |
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