JPS58118185A - 光双安定素子 - Google Patents
光双安定素子Info
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- JPS58118185A JPS58118185A JP72382A JP72382A JPS58118185A JP S58118185 A JPS58118185 A JP S58118185A JP 72382 A JP72382 A JP 72382A JP 72382 A JP72382 A JP 72382A JP S58118185 A JPS58118185 A JP S58118185A
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- Japan
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- light
- electrode
- type inp
- optical
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/0607—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
- H01S5/0608—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 controlled by light, e.g. optical switch
- H01S5/0609—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 controlled by light, e.g. optical switch acting on an absorbing region, e.g. wavelength convertors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
- G02F3/02—Optical bistable devices
- G02F3/026—Optical bistable devices based on laser effects
-
- 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
- H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
- H01S5/0602—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region which is an umpumped part of the active layer
-
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体レーザの光出力の非線形性を用いた光
l安定素子に関Tる。
l安定素子に関Tる。
半導体レーザを光源とし、光ファイバ金伝送線路とする
光通信方式は、通信容量、経済性等で既存の通信方式よ
り優れたものとなる可能性があり、新しい通信方式とし
て実用比されつつある。この光通信方式においては、送
る情報を発信装置で電気信号から光信号に変え、元ファ
イバで情報を伝達して、それを再び受信装置で電気信号
に変えている。この場合、光は伝送線路である光ファイ
バの伝送損失が極めて小さいことを利用して信号を一方
から他方に伝達するといった伝送手段に丁ぎず、増幅、
論理演算等の信号処理に光が積極的役割りを演じるまで
には至っていない。もし、光を直接、論理演算、記憶等
の信号処理に用いることができれば、光通信方式の機能
の多様比にとって極めて有効と思われる。
光通信方式は、通信容量、経済性等で既存の通信方式よ
り優れたものとなる可能性があり、新しい通信方式とし
て実用比されつつある。この光通信方式においては、送
る情報を発信装置で電気信号から光信号に変え、元ファ
イバで情報を伝達して、それを再び受信装置で電気信号
に変えている。この場合、光は伝送線路である光ファイ
バの伝送損失が極めて小さいことを利用して信号を一方
から他方に伝達するといった伝送手段に丁ぎず、増幅、
論理演算等の信号処理に光が積極的役割りを演じるまで
には至っていない。もし、光を直接、論理演算、記憶等
の信号処理に用いることができれば、光通信方式の機能
の多様比にとって極めて有効と思われる。
光を用いた論理演算や記憶を行う光双安定回路の一つに
エレクトロニクスレターズ(ELECTKUNIC8L
ETTEkL8 )誌1981年第17巻4号第167
〜168頁所載の河口比等による論文に記載された半導
体レーザがある。この半導体レーザでは、ストフイグ電
極上に励起領域と非励起領域を共振器方向に交互に形成
しておシ非励起領域が可飽和吸収領域として動作するの
で、励起電流に対して双安定光特性(即ち一つの励起電
流頃に対して二つの光出力状態を持つ)を得ることが実
験的に明らかとなっている。この動作原理は次のように
説明される。励起領域への注入電流を徐々に増加させて
いくと、励起領域から可飽和吸収領域である非励起領域
への光注入が強くなる。そしである光注入レベルに達す
ると1口丁飽和吸収領域での吸収係数が殆んどゼロの状
態となりレーザ発振を開始する。この注入電流の値以上
での光出力は従来の半導体レーザと同様の急峻なカーブ
を描いて増加する。逆に注入電流の値を発振閾値以上か
ら減少きせていくと、励起領域から非励起領域への光注
入は弱くなる。セしである光注入レベルまで低下すると
非励起領域では透明でなくなりレーザ発振を停止する。
エレクトロニクスレターズ(ELECTKUNIC8L
ETTEkL8 )誌1981年第17巻4号第167
〜168頁所載の河口比等による論文に記載された半導
体レーザがある。この半導体レーザでは、ストフイグ電
極上に励起領域と非励起領域を共振器方向に交互に形成
しておシ非励起領域が可飽和吸収領域として動作するの
で、励起電流に対して双安定光特性(即ち一つの励起電
流頃に対して二つの光出力状態を持つ)を得ることが実
験的に明らかとなっている。この動作原理は次のように
説明される。励起領域への注入電流を徐々に増加させて
いくと、励起領域から可飽和吸収領域である非励起領域
への光注入が強くなる。そしである光注入レベルに達す
ると1口丁飽和吸収領域での吸収係数が殆んどゼロの状
態となりレーザ発振を開始する。この注入電流の値以上
での光出力は従来の半導体レーザと同様の急峻なカーブ
を描いて増加する。逆に注入電流の値を発振閾値以上か
ら減少きせていくと、励起領域から非励起領域への光注
入は弱くなる。セしである光注入レベルまで低下すると
非励起領域では透明でなくなりレーザ発振を停止する。
このとき注入電流の値は発振閾値よりも小さい値をとる
ため、光出力と注入電流の関係ではヒステリシスを示す
ことになる。この特注は注入電流を変える代りに外部か
ら光を入射させ七の光強度を変化させても同様に得られ
る。
ため、光出力と注入電流の関係ではヒステリシスを示す
ことになる。この特注は注入電流を変える代りに外部か
ら光を入射させ七の光強度を変化させても同様に得られ
る。
丁なわち非励起領域に活性領域の吸収端よりも波長の短
い光を入射させ、活性領域内に励起した電子とIF孔會
つくり出し、光強度を増加式せることによってレーザ発
振に必要な負温度状態會つくり出丁ものである。しかし
ながら従来例ではこの光入射の手段を用いてレーザ発振
きせる場合、光入射される半導体レーザの“窓“に相当
する領域の数が多いので、半導体レーザの電極面全棒金
光照射することとなり、従って光入射強度を太キ〈シて
光入射の効率の悪さ全相殺する必要がある。
い光を入射させ、活性領域内に励起した電子とIF孔會
つくり出し、光強度を増加式せることによってレーザ発
振に必要な負温度状態會つくり出丁ものである。しかし
ながら従来例ではこの光入射の手段を用いてレーザ発振
きせる場合、光入射される半導体レーザの“窓“に相当
する領域の数が多いので、半導体レーザの電極面全棒金
光照射することとなり、従って光入射強度を太キ〈シて
光入射の効率の悪さ全相殺する必要がある。
本発明の目的は光入射の効率を改善して性能の高い光双
安定素子を提供することにある。
安定素子を提供することにある。
この発明によれは活性層直上の電極面の一部に外部から
の光が入射できるように電極金属を除いた非励起領域を
もうけた半導体レーザ素子を含む光双安定素子が得られ
る。
の光が入射できるように電極金属を除いた非励起領域を
もうけた半導体レーザ素子を含む光双安定素子が得られ
る。
この発明においては、半導体レーザへの注入電流をレー
ザ発振閾値よりわずかに低く抑え次状態で、半導体レー
ザの電極面にもうけた非励起領域に光を注入する。この
場合光の波長は半導体レーザの活性領域の吸収端より短
いとし、又非励起領域のある電極から活性層までの間で
は七の光が吸収されないような層構造をしている、この
ような構造の半導体レーザでは非励起領域から入射した
光の大部分が活性層で吸収されて電子と正孔を各−6伝
4蛍と価電子帯とに生ずる。又励起領域直下の活性領域
からは常に非励起領域直下の活性領域に光が注入されて
いる。このような条件で、入射する光の強度會上げてい
きあるレベル(以後光閾値と呼ぶ)におくと、非励起領
域直下の活性領域での吸収係数が殆んどゼロの状態とな
りレーザ発振音開始する。非励起領域直下の活性領域で
はレーザ発振する@後での光子密度は不安定な状態にあ
ることが知られており、光入射を開始したときと停止し
たときとでは光閾値に多少の差が生ずる。
ザ発振閾値よりわずかに低く抑え次状態で、半導体レー
ザの電極面にもうけた非励起領域に光を注入する。この
場合光の波長は半導体レーザの活性領域の吸収端より短
いとし、又非励起領域のある電極から活性層までの間で
は七の光が吸収されないような層構造をしている、この
ような構造の半導体レーザでは非励起領域から入射した
光の大部分が活性層で吸収されて電子と正孔を各−6伝
4蛍と価電子帯とに生ずる。又励起領域直下の活性領域
からは常に非励起領域直下の活性領域に光が注入されて
いる。このような条件で、入射する光の強度會上げてい
きあるレベル(以後光閾値と呼ぶ)におくと、非励起領
域直下の活性領域での吸収係数が殆んどゼロの状態とな
りレーザ発振音開始する。非励起領域直下の活性領域で
はレーザ発振する@後での光子密度は不安定な状態にあ
ることが知られており、光入射を開始したときと停止し
たときとでは光閾値に多少の差が生ずる。
この%性を生か丁ことにより光記憶、光増幅等の光機能
素子に応用できる。この場合には、従来例のように非励
起領域を幾つももうけた半導体レーザとは異なシ、電極
金属を除いた非励起領域−ケ所に光?集光丁れば良いの
で、わずかの光量で上述の特性を得ることができる。そ
のため光入射の効率の高い性能の優れた光双安定素子を
実現できる。ま次電極面は非励起領域と励起領域に二分
されているので、注入電流と光出力の関係においても、
従来例に見られるような双安定光特性を得ることができ
る。
素子に応用できる。この場合には、従来例のように非励
起領域を幾つももうけた半導体レーザとは異なシ、電極
金属を除いた非励起領域−ケ所に光?集光丁れば良いの
で、わずかの光量で上述の特性を得ることができる。そ
のため光入射の効率の高い性能の優れた光双安定素子を
実現できる。ま次電極面は非励起領域と励起領域に二分
されているので、注入電流と光出力の関係においても、
従来例に見られるような双安定光特性を得ることができ
る。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図はこの発明の実施例の斜視図、第2図はその動作
説明図である。
説明図である。
半導体レーザlは4元系のレーザであって、まずn−1
n P 基盤2上にクラッド層として第1のn −I
n P 層3、活性層としてInGaAs)’114、
クラッド層として第1L:Dp−InP層5をエピタキ
シャル成長し、次に活性層を含むメサストフィブロの両
側全幅的7μmの溝7状にエツチングし、七の上に電流
ブロック層として第2のp−1nP1−8、第2のn−
1nP層9、第3のp−1n P層10.オーミック抵
抗が小さくなるようにp−I nGaAs P層11
tllli次エピタキシャル成長したものである。半導
体レーザlの第1.第2の電極12.13のうち第1の
電極12面にはメサストライプ6直上に電極金属の蒸着
されない楕円形状の非励起領域14があり、非励起領域
14’に除く第1の電極12にはレーザ発振の電流−1
fk以′ドに抑えた電流が注入されている。非励起領域
14ンζはノアイバ15の端面16からの光17がレン
ズ18で絞られて入射される。ここで半導体レーザ1は
共4iii器長250um、メサストライプ6の幅6μ
m発振波長1.3μm電流閾値20mA、の埋め込み構
造の半導レーザで、動作時の注入電流は15 mAであ
る。又非励起領域14の大きさは長さ25μn1の楕円
形のものである。ファイバ15はコア径10μm1カツ
トオフ波長1.1μmの単一モードファイバでファイバ
15を伝送してきた元入力Poの波長は125μm で
ある。
n P 基盤2上にクラッド層として第1のn −I
n P 層3、活性層としてInGaAs)’114、
クラッド層として第1L:Dp−InP層5をエピタキ
シャル成長し、次に活性層を含むメサストフィブロの両
側全幅的7μmの溝7状にエツチングし、七の上に電流
ブロック層として第2のp−1nP1−8、第2のn−
1nP層9、第3のp−1n P層10.オーミック抵
抗が小さくなるようにp−I nGaAs P層11
tllli次エピタキシャル成長したものである。半導
体レーザlの第1.第2の電極12.13のうち第1の
電極12面にはメサストライプ6直上に電極金属の蒸着
されない楕円形状の非励起領域14があり、非励起領域
14’に除く第1の電極12にはレーザ発振の電流−1
fk以′ドに抑えた電流が注入されている。非励起領域
14ンζはノアイバ15の端面16からの光17がレン
ズ18で絞られて入射される。ここで半導体レーザ1は
共4iii器長250um、メサストライプ6の幅6μ
m発振波長1.3μm電流閾値20mA、の埋め込み構
造の半導レーザで、動作時の注入電流は15 mAであ
る。又非励起領域14の大きさは長さ25μn1の楕円
形のものである。ファイバ15はコア径10μm1カツ
トオフ波長1.1μmの単一モードファイバでファイバ
15を伝送してきた元入力Poの波長は125μm で
ある。
このような条件で光入力P、の強度を太キくシていくと
半導体レーザ1からの光出力Plは双安定光特性を示す
ことがわかった。この場合の光入力PoUK米例の半導
体レーザにくらべて1/1゜程度に小さくできるので、
光入射の効率が高く性能のよい光双安定回路を実現でき
た。
半導体レーザ1からの光出力Plは双安定光特性を示す
ことがわかった。この場合の光入力PoUK米例の半導
体レーザにくらべて1/1゜程度に小さくできるので、
光入射の効率が高く性能のよい光双安定回路を実現でき
た。
Cの発明は上記の実施例の他にいくつかの変形が考えら
れる。ファイバ15からの光入力Poはf調された信号
でよく、例えば数〜数十キロメートルのファイバを伝搬
した信号を振幅増幅する手段として用いてもよい。また
ファイバ15の代りに半導体レーザや発光ダイオードを
用いてもよいっ実施例では元を絞るためにレンズ18を
用いたが、入射する光の強度が強い場合には、レンズ1
8(IH用いなくてもよい。又実施例では半導体レーザ
lの構造として便宜上埋め込み構造の半導体レーサ全も
ちいたが他の構造の埋め込みへテロ構造の半導体レーザ
、分布帰還型の半導体レーザ、プレーナ構造の半導体レ
ーザを用いてもよい。又実施例では発振波長1.3μm
の半導体レーザを用いたが、0.8μm帯等任意の波長
の半導体レーザを用いてよい。実施例では非励起領域1
4の形状として楕円のもの全使用し友が、円や矩形状の
ものでも効率に多少の違いはあるが、本質的な%性の違
いはない。以上の実施例では光?外部から非励起領域1
4に入射する方式音用いたが、光を入射する代りに注入
電流を増減させた場合にも、注入電流と光出力の関係が
従来例のような双安定光特性を示す、
れる。ファイバ15からの光入力Poはf調された信号
でよく、例えば数〜数十キロメートルのファイバを伝搬
した信号を振幅増幅する手段として用いてもよい。また
ファイバ15の代りに半導体レーザや発光ダイオードを
用いてもよいっ実施例では元を絞るためにレンズ18を
用いたが、入射する光の強度が強い場合には、レンズ1
8(IH用いなくてもよい。又実施例では半導体レーザ
lの構造として便宜上埋め込み構造の半導体レーサ全も
ちいたが他の構造の埋め込みへテロ構造の半導体レーザ
、分布帰還型の半導体レーザ、プレーナ構造の半導体レ
ーザを用いてもよい。又実施例では発振波長1.3μm
の半導体レーザを用いたが、0.8μm帯等任意の波長
の半導体レーザを用いてよい。実施例では非励起領域1
4の形状として楕円のもの全使用し友が、円や矩形状の
ものでも効率に多少の違いはあるが、本質的な%性の違
いはない。以上の実施例では光?外部から非励起領域1
4に入射する方式音用いたが、光を入射する代りに注入
電流を増減させた場合にも、注入電流と光出力の関係が
従来例のような双安定光特性を示す、
第1図は本発明の実施例の斜視図、第2図は七の動作説
明図をそれぞれあられ丁。 なお図においてl・・・・・・半導体レーザ、2・・・
・・・n−I n )’基盤、3−印・第1のn−In
P #、4°°゛−・−1nGaAs)’ 層、5−
−−−−−第1のp−InP層。 6・・・・・・メサストライプ、7・・・・・・隣、8
・・・・・・第2の1)−1nPl−19・・・・・・
第2のn−1nPr@、10・・・・・・第3のp−I
nP層、11・・・・・・p−1nGaAsP1m、1
2・・・・・第1の電惨、13・・・・・・第2のwl
、極、14・・・・・・非励起領域、15・・・・・・
ファイバ、16・・・・・・端面、17・・・・・・光
、18・・・・・・レンズ、P。 ・・・・・・元入力、Pl・・・・・・党員カケでれぞ
れあられ丁。
明図をそれぞれあられ丁。 なお図においてl・・・・・・半導体レーザ、2・・・
・・・n−I n )’基盤、3−印・第1のn−In
P #、4°°゛−・−1nGaAs)’ 層、5−
−−−−−第1のp−InP層。 6・・・・・・メサストライプ、7・・・・・・隣、8
・・・・・・第2の1)−1nPl−19・・・・・・
第2のn−1nPr@、10・・・・・・第3のp−I
nP層、11・・・・・・p−1nGaAsP1m、1
2・・・・・第1の電惨、13・・・・・・第2のwl
、極、14・・・・・・非励起領域、15・・・・・・
ファイバ、16・・・・・・端面、17・・・・・・光
、18・・・・・・レンズ、P。 ・・・・・・元入力、Pl・・・・・・党員カケでれぞ
れあられ丁。
Claims (1)
- 活性I11直上の電極面の一部に外部からの光が入射で
きるように電極金属を除いた非励起領域をもうけ九半導
体レーザ素子を含む光双安定素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP72382A JPS58118185A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 光双安定素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP72382A JPS58118185A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 光双安定素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58118185A true JPS58118185A (ja) | 1983-07-14 |
Family
ID=11481660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP72382A Pending JPS58118185A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 光双安定素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58118185A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62286017A (ja) * | 1986-06-03 | 1987-12-11 | Nec Corp | 光スイツチ |
-
1982
- 1982-01-06 JP JP72382A patent/JPS58118185A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62286017A (ja) * | 1986-06-03 | 1987-12-11 | Nec Corp | 光スイツチ |
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