JPS58139483A - 半導体レ−ザダイオ−ド - Google Patents

半導体レ−ザダイオ−ド

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Publication number
JPS58139483A
JPS58139483A JP2124782A JP2124782A JPS58139483A JP S58139483 A JPS58139483 A JP S58139483A JP 2124782 A JP2124782 A JP 2124782A JP 2124782 A JP2124782 A JP 2124782A JP S58139483 A JPS58139483 A JP S58139483A
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JP
Japan
Prior art keywords
resonator
waveguide
output
laser diode
semiconductor laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP2124782A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuzo Uenishi
上西 勝三
Yasuhiko Kasama
泰彦 笠間
Akihiro Matoba
的場 昭大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2124782A priority Critical patent/JPS58139483A/ja
Publication of JPS58139483A publication Critical patent/JPS58139483A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1071Ring-lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 こO発I!l11は半導体レーザダイオードに胸するも
のである。
@1図は従来の半導体レーザダイオードの外観内、@2
−は同断向図である。これらの−において、lはn−G
aAs基板、2 u n −GaAtAm層よりなるり
2ラド層、3はn −GaAs層よりなる活性m、4は
p −GaAtAs Iよりなるり2ラド層。
5はp −GaAs層よりなるオー572層、6は高抵
抗のG&ムtAsj11.7t!ムt303層よりなる
絶縁層。
8はpHt&、9tznlll電極である。
この半導体レーザダイオードは埋め込みストライブ構造
と呼ばれているもので%n −GaAs基板l上にLP
E法によl n −GaAtAs * (クラッドNl
I2 ) * n −GaA11 @ (活@@3 )
 、 p−Q&AtAmN(り2ツドN 4 ) e 
p −GaAs層(オー? ツタ層5)を連続成長させ
九後、狭いストライプ部分だけt残して多層構造の成長
NIt−エツチング除去し、その除去部に高抵抗のGa
AtAs層6t−再びエピタキシャル成長させることに
より製作される。
この構造O#P導体レーザダイオードは屈折率導波形レ
ーザと呼ばれるものの一株であり1通常の〆プルへテロ
構造による光の上下からのとじ込めだけでなく、横方向
からの光のとじ込め七行って。
レーザ発振のためのしきい値電流を低減している。
また、この半導体レーザダイオードにおいては。
発振させるための一ジテイプフィードバックルーノを形
成する丸め、7アプリイペ四−光学共振器t”spn接
合面に論厘な結晶O労開鈎を利用して活性領域の一端部
に設けている。
しかし、この半導体レーザダイオードでは、共振器趨向
’tAtsOs 、 810mのような光透過のよい絶
縁層で憤うことにより、趨向の反射係数Rは0.3位が
普通である。
したがって、レーザダイオードからの出力の反射がレー
ザダイオードに再入力してレーザダイオードの動作に影
畳の出ることが多かった。
なお、77プリイペローの光学共振器を用いた半4体レ
ーザダイオードのしきい値電Rは次式で近似される。
ここで、α扛し−ザ光の減衰定数、βは利得係数。
Lは共振器の長さ%Reft共振器両端の反射係数であ
る。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、外部i路の
影l1llt−受けに<〈、シかもしきい値電流の小さ
な半導体レーザダイオードを提供することを目的とする
すなわち、この発明の半導体レーザダイオードは、4ジ
テイプフイ一ドバツクルーf’1円環状共振器構造で構
成する一方、この円環状共振器に。
その導波路と同一幅または異なった輪の導波路tギャッ
プを介して結合して出カ導波路t−構成することにより
、この出力導波路と前記円環状共振器とを別個に駆動で
きるようにしたものでるる。
以下この発明の実旅例ta明するが、その前に円環状共
振口について詳述する。
第3図は7アプリイペp−形共振器中での単純な幾何学
的な定住波を示している。定住波の存立する条件は、共
振器長りが半波長の整数倍(m−にn t)であればよい。したがって、この条件が歯たされる
ような184図のごとき円環状共振器を構成すれば同様
に定在波を存立させることができる。
#I5図に円環状共振器ol&計の目安を説明するため
の図である。この図において、Dは共振器の内径であり
、dは共振器を構成する光導波路の輪である。
共振器内周円の0点で1iAcに直交する光が共振路外
周円08点で光導波路から外へ逃けないようにすること
【考える。
GaAjAs系半導体レーザダイオードでに、活性層の
屈折率に対して、 GaAtAaのり2ラド層およびG
aAjAs高抵抗論の屈折率′fr4〜6sl!度小さ
くすることができる。屈折率の大きな媒体から屈折率の
小さな媒体へ光が入射する時、入射角が次式で与えられ
る角度より大きな角度で入射すると。
屈折率の小さな媒体へ:>tは入射しないで、・屈折率
O大きな媒体へ反射する性質かめる。
n @ Jl折率の小さな媒体の屈折率n(1+4n)
:屈折率の大きな媒体の屈折率したがって、aS図にお
いて、0点での共振器内網の接線方向の元は、B点で共
振缶外゛周円に対してj ABCで入射することになる
。この入射角が上に述べた式より求められる角WL#よ
り太きけれは、B点で共振器外部へ光が逃けることなく
円環状共振器内部に留まることになる。
第6図は、このような円環状共振器t−実際に構成し九
し−ザチッグの外m崗でめり、断面を見易くする丸めに
破線部分を欠損した形で描いである。
この図において、第2図と同一符号は第2図と同一部分
を示すが、この場合rin −GaAjAsのり2ツド
Nli 2 * n −GaAsの活性層3 、 p−
GaAtAgのクラッド層4.p−G&ム畠のオーミッ
ク階5ならびにp鉤亀h8が円環状に形成される。これ
により1円環状共振器が構成されている。
第7図は円環状共振器部と外部との朋折率差【パラメー
タにして光導波路の幅と共振器の内径の関係を求め良も
のである。屈折率の差をきめ、光導波路の−tb定する
と、共振器の大きさは求められる。この図より求められ
る直径より大きな円環状共振器を用いることにより、利
得導波路以下の光の減衰係数の光導波路′を得ることが
できる。
しかも、ファプーリイペU−・の共振器では両端面の反
射系数で共振器の性能が大きく左右されたが。
円環状共振器においては反射系数は勢価的に1と考えて
よりことになる。したがって、しきい値電流【求める式
からも明らかなように1円環状共振器を用いることによ
り、シきい値電流を低減できる。
1481W(A) 、 (B)は、かかる円環状共振器
を用いたこの発明の半導体レーザダイオードの第1゜第
2の*施例を示し、10は円環状共振器部、11は出力
結合部、12μ出力尋波路部である。
纂8図(A)は出力導波路1ts12が円環状共振器部
lOの一直径線上にめ夛、第8図(B)は出力導波路s
12が円環状共振Fii部lOO&i′線上にある。
いま、出力導波路s12の幅が円環状共振器部10の光
導波I2)輪と同一ならば1円環状共振器11510と
の結合に第8 aQ (B)の方が大きく、レーザ出力
も大きくとれる。また、出力導波路部12の暢を変化さ
せても円環状共振器部10との結合は変えることができ
る。
第8図の構造では1円環状共振器slOと出力導波路!
612の間に、それぞれを独立に駆動するための目的と
、それぞれの結合係数を変えるためのギャップΔ(出力
結合911 )がTon、このギャップΔ【浚えること
によって円環状共振器部10と出力導波路部12の結合
を変えることができる。
このような構造の半導体レーザダイオードは、第2−に
示したような屈折率導波路構造で作ることができる。一
方1円環状共振!iF廊10のみt層折率導波路構造と
し、出力導波路部12は利得導波路構造としてもよい。
そして、以上のような半導体レーザダイオードにおいて
は、レーザ共振発振回路部(円環状共振器11i10)
と出力−路(出力導波路部12)が分離されており、さ
らに出力−路は別個に駆動できるので、レーザ出力が不
要な時には出力(ロ)踏部に通電しなければ、その導波
路の損失でレーザ出力は出てこないだけでなく、共振器
と出力(2)路の結合が従来に比べると疎なため、外部
回路によるレーザ発振への影養も低減できる。
また、出力(ロ)路を別個に構成したことによシ。
この部分に通電することによp光増幅器となるばかりで
なく、出力回路部Kf調信号を印加することにより、レ
ーザダイオード全体に対して変1iIlt加える場合に
比べて小さな信号電流で変調することができる。また、
置駒信号の加え方によpオン。
オフf−だりでなく、レーザ発振周波数を変えることな
(AM変−も容易にかけることができる。
@9−に、上記半導体レーザダイオードの勢価−路一で
ある。この1において、13は円環状レーザ発振器、1
4は出力結合S(第8内の出力結合sllに相当する)
、15は出力導波路、16は出力Jvi面、17は円環
状レーザ発振器用亀源端子、18は出力導波路15の褒
詞端子であり、出力導波路15は円環状レーザ発振器1
3と別個に動作させることができて、増−器・変―器・
スイッチなどとして機能する。したがって、この尋価回
路図より、前述効果がより明瞭に理解できる。
また、上記半導体レーザダイオードにおいては。
円環状共振!!t−朗いることにより、先に述べたよう
に、しきい甑亀流を下けることができる。
以上詳述したように、この発明によれば、外部−路のじ
よう乱に対して強いだけでなく、しきい籠亀Rを小さく
することができ、しかも種々の変―【容易にか杖ること
ができる上に、出力導波路St光増輪鮨・スイッチとし
て使用できる半導体レーザダイオード【得ることができ
る。この半導体レーザダイオードは通信用の半導体レー
ザダイオードとして利用することができる。
4、 図mom単すaiIll 第1図は従来の半導体レーザダイオードの外観囚、#!
2因扛同断面図、第3図は7アプリイペロー形共振器中
での幾何学的定住波を示す図、wL4図は円環状共振器
中での幾何学的定住波【示す図。
第5図は円環状共振器の設計の目安tm明するための囚
、第6−は円環状共振器【実際に構成したレーザチッグ
の外観図、11!7−は光導波路の幅と円環状共振器の
内径の関係を示す−、iRg図(A)およびCB)はこ
の発明の第t、鶴2の実施例を示す図、99図はこの発
明の半導体レーザダイオードの勢価(ロ)路部である。
lO・・・円環状共振器部、11・・・出力結合部、1
2・・・出力導波路部。
特許aS願人  沖亀気工業株式会社 第1図 第3rl!J 第4図 第5図 第6図 第7図 第9図 手続補正書 昭和57年8月31B 特許庁長官着参111*  殿 1、事件の表示 昭和暴1年 轡 許  願第 21!4f  号2.1
1@04称 牛尋体し−ず〆イオード 3、補正をする者 事件との関係     譬 許 出願人(・1ie)沖
電気工**式金社 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和  年  月  日(自I
I)6、補正の対象 ―調書om@o詳細な説−0欄 補正の内容 1)明細書2頁末行ないし3頁下から7行「しかし、・
・・・・・反射係数である。」を下記の通シ訂正する。
記 しかし、この半導体レーデダイオードでは、端面の反射
係数8は0.3位が普通であル、レーデ光の端面での反
射損失が大きいだけでなく、レーデダイオードからの出
力の外部での反射光がレーデダイオードに再入力してレ
ーデダイオードの動作に影響の出ることが多かった。
なお、ファプリイペローの光学共振器を用い九牛S体レ
ーデダイオードのしきい値電流社次式で近似される。
ζこで、Ioは物質によって決まる定数、αは導波路中
でのレーデ光の減衰定数、βは利得係数、Lは共振器の
長さ、Rは共振器両端のの反射による損失を表わしてい
る。
2)同5頁9行 3)同6頁13行および14行「利得導波路以下・・・
・・・光導波路」を「反射による損失のない光共振器」
と訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 4ジテイプ74−ドバツクルーゾを円環状共振溢構造て
    構成する一方、この円環状共振器に、その導波路と岡−
    暢またはJ!なった幅の導波路t−rヤツf【介して結
    合して出力導波、路管構成したことt特徴とする半導体
    レーザダイオード。
JP2124782A 1982-02-15 1982-02-15 半導体レ−ザダイオ−ド Pending JPS58139483A (ja)

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JP2124782A JPS58139483A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 半導体レ−ザダイオ−ド

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JP2124782A JPS58139483A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 半導体レ−ザダイオ−ド

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JPS58139483A true JPS58139483A (ja) 1983-08-18

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ID=12049722

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JP2124782A Pending JPS58139483A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 半導体レ−ザダイオ−ド

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110994358A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 华中科技大学 电泵浦的切向偏振矢量光束激光器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110994358A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 华中科技大学 电泵浦的切向偏振矢量光束激光器

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