JPS58139483A - 半導体レ−ザダイオ−ド - Google Patents
半導体レ−ザダイオ−ドInfo
- 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
- 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.)
- Pending
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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
- H01S5/1071—Ring-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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
’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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
: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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
・・・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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124782A JPS58139483A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 半導体レ−ザダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2124782A JPS58139483A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 半導体レ−ザダイオ−ド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58139483A true JPS58139483A (ja) | 1983-08-18 |
Family
ID=12049722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2124782A Pending JPS58139483A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 半導体レ−ザダイオ−ド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58139483A (ja) |
Cited By (1)
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 |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP2124782A patent/JPS58139483A/ja active Pending
Cited By (1)
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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