JPH0824207B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPH0824207B2 JPH0824207B2 JP571787A JP571787A JPH0824207B2 JP H0824207 B2 JPH0824207 B2 JP H0824207B2 JP 571787 A JP571787 A JP 571787A JP 571787 A JP571787 A JP 571787A JP H0824207 B2 JPH0824207 B2 JP H0824207B2
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- semiconductor laser
- laser device
- light
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- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
-
- 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
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/041—Optical pumping
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- 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
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- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- 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
- H01S5/3418—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 using transitions from higher quantum levels
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体レーザを２つ以上集積化することで
１つの入力信号で様々な発振状態をとる半導体レーザ装
置に関するものである。
１つの入力信号で様々な発振状態をとる半導体レーザ装
置に関するものである。
本発明者らの発明にかかる先願明細書（特願昭61−17
5967号）に記されたレーザは活性層中に形成される量子
準位ｎ＝１とｎ＝２の発振をそのレーザに流す注入電流
量によりスイッチできるものである。
5967号）に記されたレーザは活性層中に形成される量子
準位ｎ＝１とｎ＝２の発振をそのレーザに流す注入電流
量によりスイッチできるものである。
しかしながら従来の波長スイッチレーザでは波長をき
りかえるためにはそのレーザに流す注入電流をコントロ
ールしなければならず他の外部信号によりスイッチでき
なかった。またレーザの両端面からは、同一の波長の光
しか出射することができず、利用範囲が限定される等の
問題点があった。
りかえるためにはそのレーザに流す注入電流をコントロ
ールしなければならず他の外部信号によりスイッチでき
なかった。またレーザの両端面からは、同一の波長の光
しか出射することができず、利用範囲が限定される等の
問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、外部信号により、波長をスイッチできか
つ、両端面からそれぞれ波長の異なるレーザ光を出射す
ることも可能な半導体レーザ装置を得ることを目的とす
る。
れたもので、外部信号により、波長をスイッチできか
つ、両端面からそれぞれ波長の異なるレーザ光を出射す
ることも可能な半導体レーザ装置を得ることを目的とす
る。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体レーザ装置は単一又は複数の波
長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近
傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射
するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射
可能である量子井戸レーザとを備えたものである。
長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近
傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射
するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射
可能である量子井戸レーザとを備えたものである。
この発明における半導体レーザ装置は単一又は複数の
波長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導
体レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の
近傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入
射するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出
射可能である量子井戸レーザとを備えた構成としたから
上記量子井戸レーザが上記半導体レーザ素子により光ポ
ンピングされ、そのポンピング強度に応じて発振波長を
かえることができる。
波長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導
体レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の
近傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入
射するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出
射可能である量子井戸レーザとを備えた構成としたから
上記量子井戸レーザが上記半導体レーザ素子により光ポ
ンピングされ、そのポンピング強度に応じて発振波長を
かえることができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の構成
を示す図であり、図においてレーザＡは例えば特願昭61
−175967号に記された様な発振波長のスイッチが可能な
量子井戸レーザ、レーザＢは通常のレーザのようにただ
１つの光を発振するレーザであり、１は電極、２はｐ−
AlGaAsクラッド層、３は量子井戸活性層、３´は一般に
３と同一の活性層（ただし３と異なってもよい）、４は
ｎ−AlGaAsクラッド層、５はｎ−GaAs基板、６はリード
線である。このチップはヒートシンク台上にボンディン
グされアースされる。
１図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の構成
を示す図であり、図においてレーザＡは例えば特願昭61
−175967号に記された様な発振波長のスイッチが可能な
量子井戸レーザ、レーザＢは通常のレーザのようにただ
１つの光を発振するレーザであり、１は電極、２はｐ−
AlGaAsクラッド層、３は量子井戸活性層、３´は一般に
３と同一の活性層（ただし３と異なってもよい）、４は
ｎ−AlGaAsクラッド層、５はｎ−GaAs基板、６はリード
線である。このチップはヒートシンク台上にボンディン
グされアースされる。
また７はレーザＢから放出されるレーザ光でありその
強度はレーザＢに流す電流量によりコントロールする。
８はレーザＡから放出されるレーザ光である。
強度はレーザＢに流す電流量によりコントロールする。
８はレーザＡから放出されるレーザ光である。
また第３図は上記レーザＡとして用いられる。例えば
特願昭61−175967号に記載された発振波長の切り換えが
可能な量子井戸レーザを示す構成図、第４図は第３図の
Ａ−Ａ断面を示す図である。図において10は上部電極、
12はSiO2電流阻止層、13はｐ−GaAsコンタクト層、14は
ｐ−AlGaAsクラッド層、15はｐ−AlAs−GaAs超格子グレ
ーディッドインデックスウェイブガイド層、16は100Å
のGaAs活性層、17はｎ−AlAs−GaAs超格子グレーディッ
ドインデックスウェイブガイド層、18はｎ−AlGaAsクラ
ッド層、19はｎ−GaAs基板、20は下部電極、11はZn拡散
部（斜線部）である。
特願昭61−175967号に記載された発振波長の切り換えが
可能な量子井戸レーザを示す構成図、第４図は第３図の
Ａ−Ａ断面を示す図である。図において10は上部電極、
12はSiO2電流阻止層、13はｐ−GaAsコンタクト層、14は
ｐ−AlGaAsクラッド層、15はｐ−AlAs−GaAs超格子グレ
ーディッドインデックスウェイブガイド層、16は100Å
のGaAs活性層、17はｎ−AlAs−GaAs超格子グレーディッ
ドインデックスウェイブガイド層、18はｎ−AlGaAsクラ
ッド層、19はｎ−GaAs基板、20は下部電極、11はZn拡散
部（斜線部）である。
また第４図に示すように、活性層ストライプのエッヂ
は多少凹凸になっている。
は多少凹凸になっている。
また第５図はこの量子井戸レーザにおける活性層での
エネルギーバンド構造を示す図であり、曲線部は該エネ
ルギーバンドがGRIN−SCH構造により放物状に変化して
いる部分である。
エネルギーバンド構造を示す図であり、曲線部は該エネ
ルギーバンドがGRIN−SCH構造により放物状に変化して
いる部分である。
この量子井戸レーザは、上記のように活性層の上下ク
ラッド層の間に超格子グレーディッドインデックスウェ
イブガイド層15,17を設けてGRIN−SCH構造を構成し、厚
み方向の光の閉じ込めをしている。また上下のクラッド
層のバンドギャップは十分に高いものであり、かつ活性
層16の層厚を100Åと十分薄く形成しているので、活性
層16は量子井戸構造を形成し、該活性層内において注入
されたキャリア量子化されたエネルギーバンドを持つ。
またZn拡散領域11はバンドギャップも高く、屈折率が低
いので活性層内のキャリア及び発生した光はZnが拡散さ
れていない図示Ｗの巾に横とじこめされる。
ラッド層の間に超格子グレーディッドインデックスウェ
イブガイド層15,17を設けてGRIN−SCH構造を構成し、厚
み方向の光の閉じ込めをしている。また上下のクラッド
層のバンドギャップは十分に高いものであり、かつ活性
層16の層厚を100Åと十分薄く形成しているので、活性
層16は量子井戸構造を形成し、該活性層内において注入
されたキャリア量子化されたエネルギーバンドを持つ。
またZn拡散領域11はバンドギャップも高く、屈折率が低
いので活性層内のキャリア及び発生した光はZnが拡散さ
れていない図示Ｗの巾に横とじこめされる。
上記のように構成された量子井戸レーザにキャリアを
注入してやると、電子とホールは活性層16内で注入され
たキャリアの数に応じて量子準位間で遷移を行い、それ
ぞれの量子準位置に対応した波長の光を発生する。そし
て電流による利得が共振器損失より大きくなるとレーザ
発振をする。
注入してやると、電子とホールは活性層16内で注入され
たキャリアの数に応じて量子準位間で遷移を行い、それ
ぞれの量子準位置に対応した波長の光を発生する。そし
て電流による利得が共振器損失より大きくなるとレーザ
発振をする。
第４図に示すように活性層ストライプのエッヂは凹凸
になっているため、発生した光はこの部分で大きく散乱
されて、これは共振器内部ロスになる。さらにこのスト
ライプ幅をせまくすることによっても共振器内部ロスは
高くなる。いまこのストライプ幅を約４μとして、共振
器内部ロスを十分に高めてやれば、注入される電子とホ
ールの数が少ない間、すなわち注入電流が小さい間は、
第５図に示される活性層内の量子準位置ｎ＝１の遷移で
ｎ＝１の量子準位置に対応した波長λ1のレーザ発振が
生じ、λ1の光を出す。しかし注入電流を増してやると
ｎ＝２の量子準位置でのキャリアの状態密度の方がｎ＝
１の量子準位置でのそれよりも大きいため、利得はｎ＝
２の遷移によるものの方が大きくなり、ｎ＝２の量子準
位置に対応した波長λ2の光を出す。これによってｎ＝
１での発振はおさえられるが、共振器内部損失の大きさ
を所定の値に設定し、所定の電流を流すことによって同
時に上記λ1とλ2の光を出すことができる。
になっているため、発生した光はこの部分で大きく散乱
されて、これは共振器内部ロスになる。さらにこのスト
ライプ幅をせまくすることによっても共振器内部ロスは
高くなる。いまこのストライプ幅を約４μとして、共振
器内部ロスを十分に高めてやれば、注入される電子とホ
ールの数が少ない間、すなわち注入電流が小さい間は、
第５図に示される活性層内の量子準位置ｎ＝１の遷移で
ｎ＝１の量子準位置に対応した波長λ1のレーザ発振が
生じ、λ1の光を出す。しかし注入電流を増してやると
ｎ＝２の量子準位置でのキャリアの状態密度の方がｎ＝
１の量子準位置でのそれよりも大きいため、利得はｎ＝
２の遷移によるものの方が大きくなり、ｎ＝２の量子準
位置に対応した波長λ2の光を出す。これによってｎ＝
１での発振はおさえられるが、共振器内部損失の大きさ
を所定の値に設定し、所定の電流を流すことによって同
時に上記λ1とλ2の光を出すことができる。
次に第１図に示す本実施例の動作について説明する。
上述のような動作を行う量子井戸レーザであるレーザ
Ａにあらかじめ一定のバイアス電流を流すとレーザＡは
まずその発振しうる光のうち長い方の波長λ1のレーザ
光を放出する。
Ａにあらかじめ一定のバイアス電流を流すとレーザＡは
まずその発振しうる光のうち長い方の波長λ1のレーザ
光を放出する。
次にこのような状態でレーザＢに電流を流しレーザ発
振をさせ、レーザ光７でレーザＡをポンピングする。レ
ーザ光７の強度がある一定以上になると、レーザＡは上
記バイアス電流注入によるポンピングに加えて、レーザ
光７による光ポンピングもうけるため、利得が上昇し、
短波長の光λ2を出す。
振をさせ、レーザ光７でレーザＡをポンピングする。レ
ーザ光７の強度がある一定以上になると、レーザＡは上
記バイアス電流注入によるポンピングに加えて、レーザ
光７による光ポンピングもうけるため、利得が上昇し、
短波長の光λ2を出す。
このようにレーザＢに流す電流をかえることでレーザ
Ａの出すレーザ光の波長をλ1とλ2の間で切り換えるこ
とができる。
Ａの出すレーザ光の波長をλ1とλ2の間で切り換えるこ
とができる。
このような本実施例の半導体レーザ装置の作製はたと
えば同一ウエハを用いる場合レーザＡとレーザＢの共振
器長をかえる（レーザＡの共振器長を短くする）ように
ドライエッチングでレーザＡとレーザＢを切りはなす事
により容易に作製できる。
えば同一ウエハを用いる場合レーザＡとレーザＢの共振
器長をかえる（レーザＡの共振器長を短くする）ように
ドライエッチングでレーザＡとレーザＢを切りはなす事
により容易に作製できる。
なお、上記実施例ではレーザＡはあらかじめλ1の光
を出す状態にしておいたが、発振しない状態にしておけ
ば、レーザＢに流す電流量により、発振しない状態，λ
1を出す状態λ2を出す状態の３つの状態が得られる。
を出す状態にしておいたが、発振しない状態にしておけ
ば、レーザＢに流す電流量により、発振しない状態，λ
1を出す状態λ2を出す状態の３つの状態が得られる。
さらにレーザＡは特願昭61−175967号にも記載される
様に、λ1，λ2を同時にも出せるため、それを加えれば
４つの状態が得られる。
様に、λ1，λ2を同時にも出せるため、それを加えれば
４つの状態が得られる。
また、上記実施例ではレーザＢの片側にのみ波長スイ
ッチが可能な量子井戸レーザを設置したが、レーザＢは
後方からもレーザ光を出すため、第２図に示す様に波長
スイッチが可能な量子井戸レザーであるレーザＣを後方
にも設置し、その波長がきりかわるしきい値をレーザＡ
と例えばバイアス電流を異なるものとするなどして違え
ておけば左右から出る波長をコントロールすることによ
り、より様々な状態が１チップで得られる。
ッチが可能な量子井戸レーザを設置したが、レーザＢは
後方からもレーザ光を出すため、第２図に示す様に波長
スイッチが可能な量子井戸レザーであるレーザＣを後方
にも設置し、その波長がきりかわるしきい値をレーザＡ
と例えばバイアス電流を異なるものとするなどして違え
ておけば左右から出る波長をコントロールすることによ
り、より様々な状態が１チップで得られる。
さらにレーザＢも注入電流で波長をスイッチできる量
子井戸レーザとすればもっと様々な状態が期待できる。
子井戸レーザとすればもっと様々な状態が期待できる。
以上のようにこの発明によれば波長スイッチできる量
子井戸レーザを他のレーザで光ポンピングすることで発
振波長の切りかえを行うように構成したから、ポンピン
グレーザに流す電流量をコントロールして１チップで色
々な発振状態をとらせることができる効果がある。即ち
これは将来的な光による論理集積回路の基本構成要素と
なる可能性を提供する効果がある。
子井戸レーザを他のレーザで光ポンピングすることで発
振波長の切りかえを行うように構成したから、ポンピン
グレーザに流す電流量をコントロールして１チップで色
々な発振状態をとらせることができる効果がある。即ち
これは将来的な光による論理集積回路の基本構成要素と
なる可能性を提供する効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例による半導
体レーザ装置を示す構成図、第３図は本発明に用いる量
子井戸レーザの一例を示す構成図、第４図は第３図のＡ
−Ａ断面を示す図、第５図は第３図のレーザのエネルギ
ーバンド構造を示す図である。 １は電極、２はｐ−AlGaAsクラッド層、３は量子井戸活
性層、４はｎ−AlGaAsクラッド層、５はｎ−GaAs基板、
６はリード線、７はレーザＢの出射光、８はレーザＡの
出射光、８´はレーザｃの出射光。
示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例による半導
体レーザ装置を示す構成図、第３図は本発明に用いる量
子井戸レーザの一例を示す構成図、第４図は第３図のＡ
−Ａ断面を示す図、第５図は第３図のレーザのエネルギ
ーバンド構造を示す図である。 １は電極、２はｐ−AlGaAsクラッド層、３は量子井戸活
性層、４はｎ−AlGaAsクラッド層、５はｎ−GaAs基板、
６はリード線、７はレーザＢの出射光、８はレーザＡの
出射光、８´はレーザｃの出射光。
フロントページの続き (72)発明者 松井 輝仁 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−188393（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−242093（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−86779（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】単一又は複数の波長のレーザ光を出射する
半導体レーザ素子と、 該半導体レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも
一方の近傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性
層に入射するように設置された２つ以上の波長のレーザ
光が出射可能である量子井戸レーザとを備えたことを特
徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】上記半導体レーザ素子と上記量子井戸レー
ザが同一基板上に形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】上記半導体レーザ素子の両端面近傍にそれ
ぞれ上記量子井戸レーザを備えるとともに該２つの量子
井戸レーザのしきい値をそれぞれ異なるものとしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP571787A JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP571787A JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63173381A JPS63173381A (ja) | 1988-07-16 |
| JPH0824207B2 true JPH0824207B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=11618869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP571787A Expired - Lifetime JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824207B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944197B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-09-13 | University Of Maryland, Baltimore County | Low crosstalk optical gain medium and method for forming same |
| US7376165B2 (en) * | 2004-01-30 | 2008-05-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Laser diode alignment and packaging system for integrated optical and display subassemblies |
| JP4660400B2 (ja) * | 2006-03-14 | 2011-03-30 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP571787A patent/JPH0824207B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63173381A (ja) | 1988-07-16 |
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