JPS6237909B2 - - Google Patents
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- JPS6237909B2 JPS6237909B2 JP56148208A JP14820881A JPS6237909B2 JP S6237909 B2 JPS6237909 B2 JP S6237909B2 JP 56148208 A JP56148208 A JP 56148208A JP 14820881 A JP14820881 A JP 14820881A JP S6237909 B2 JPS6237909 B2 JP S6237909B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 11
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 description 2
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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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
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
-
- 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
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光半導体デバイス、特にレーザダイ
オードあるいは光増巾器として用いる光半導体デ
バイスに関するものである。
オードあるいは光増巾器として用いる光半導体デ
バイスに関するものである。
近年レーザダイオードの鏡面反射率を零に近付
けた構造を光の進行波増巾器として用いることが
検討されている。従来のこの種の光増巾器の構造
を第１図ａ，ｂに示してある。すなわち、第１図
ａは側断面、同図ｂは平断面をそれぞれにあらわ
してあり、これらの各図において、１はｎ形半導
体領域、２はストライプ状活性領域、３はＰ形半
導体領域を示し、また４は陽極電極、５は陰極電
極で、６と７とはそれぞれに反射率を零に近付け
た端面である。
けた構造を光の進行波増巾器として用いることが
検討されている。従来のこの種の光増巾器の構造
を第１図ａ，ｂに示してある。すなわち、第１図
ａは側断面、同図ｂは平断面をそれぞれにあらわ
してあり、これらの各図において、１はｎ形半導
体領域、２はストライプ状活性領域、３はＰ形半
導体領域を示し、また４は陽極電極、５は陰極電
極で、６と７とはそれぞれに反射率を零に近付け
た端面である。
しかしてこの構造にあつて、順方向バイアスを
印加すると、符号８と９で示すように正孔と電子
が流れ、これが活性領域２の中で（×）印のとお
り発光再結合する。そこで入側端面６から入射光
（Pin）を導入することにより、出射側端面７から
増巾された出射光（Pout）を取出すのである。
すなわち、通常の熱平衡状態にあつて半導体は入
射光（Pin）を吸収してしまうが、正孔８と電子
９の注入量が多く、活性領域２内での正孔８およ
び電子９のエネルギー分布が、いわゆる分布反転
状態になると、この入射光（Pin）は吸収されず
に、同図ｂにみられるとおり伝播しながら増巾さ
れ、大きな出射光（Pout）となつて取出される
ことになる。こゝで実際には、分布反転で大小関
係が決まる誘導放出と誘導吸収のほかに、フリー
キヤリヤによる光の吸収、および回析とか散乱に
より活性領域２から外れて失われてゆくことによ
る光損失も存在するから、この光損失と誘導吸収
による損失を上廻る誘導放出が起るときに、光の
増巾がなされることになるのである。
印加すると、符号８と９で示すように正孔と電子
が流れ、これが活性領域２の中で（×）印のとお
り発光再結合する。そこで入側端面６から入射光
（Pin）を導入することにより、出射側端面７から
増巾された出射光（Pout）を取出すのである。
すなわち、通常の熱平衡状態にあつて半導体は入
射光（Pin）を吸収してしまうが、正孔８と電子
９の注入量が多く、活性領域２内での正孔８およ
び電子９のエネルギー分布が、いわゆる分布反転
状態になると、この入射光（Pin）は吸収されず
に、同図ｂにみられるとおり伝播しながら増巾さ
れ、大きな出射光（Pout）となつて取出される
ことになる。こゝで実際には、分布反転で大小関
係が決まる誘導放出と誘導吸収のほかに、フリー
キヤリヤによる光の吸収、および回析とか散乱に
より活性領域２から外れて失われてゆくことによ
る光損失も存在するから、この光損失と誘導吸収
による損失を上廻る誘導放出が起るときに、光の
増巾がなされることになるのである。
従来の光増巾器にあつては、同図ａに示したよ
うに、１つの主面上に形成される電極、例えば４
が１個であつて、これが光の入射側端面６から出
射側端面７に亘つて一様な密度で電流を供給して
いた。ところがこゝで注入されるキヤリヤの消費
の速さは、 Ｊｎ／Ｊｔ＝C1（ｎ−no）Ｓ＋ｎ／τｓ …(1) 但し、ｎ：キヤリヤ密度 ｔ：時間 C1：比例定数 no：誘導放出と誘導吸収が均衡するキ
ヤリヤ密度 Ｓ：光子密度 τｓ：キヤリヤの再結合寿命 であらわすことができ、光子密度Ｓが低い部分で
はキヤリヤの消費の速さは遅く、高い部分ではキ
ヤリヤの消費の速さは速くなる。すなわち、入射
側端面６に近い部分ではキヤリヤの消費が遅く、
反対に出射側端面７に近い部分ではキヤリヤの消
費が速くなる。
うに、１つの主面上に形成される電極、例えば４
が１個であつて、これが光の入射側端面６から出
射側端面７に亘つて一様な密度で電流を供給して
いた。ところがこゝで注入されるキヤリヤの消費
の速さは、 Ｊｎ／Ｊｔ＝C1（ｎ−no）Ｓ＋ｎ／τｓ …(1) 但し、ｎ：キヤリヤ密度 ｔ：時間 C1：比例定数 no：誘導放出と誘導吸収が均衡するキ
ヤリヤ密度 Ｓ：光子密度 τｓ：キヤリヤの再結合寿命 であらわすことができ、光子密度Ｓが低い部分で
はキヤリヤの消費の速さは遅く、高い部分ではキ
ヤリヤの消費の速さは速くなる。すなわち、入射
側端面６に近い部分ではキヤリヤの消費が遅く、
反対に出射側端面７に近い部分ではキヤリヤの消
費が速くなる。
このように従来の光増巾器では、キヤリヤ（電
流）の供給が入射側端面から出射側端面にかけて
一様であるのに、キヤリヤの消費の速さは一様で
ないという状態にあり、このために入射側端面６
に近い部分ではキヤリヤが過剰、出射側端面７に
近い部分ではキヤリヤが不足となり易い。そして
このキヤリヤ不足は言うまでもなく増巾率を飽和
させるものであつた。
流）の供給が入射側端面から出射側端面にかけて
一様であるのに、キヤリヤの消費の速さは一様で
ないという状態にあり、このために入射側端面６
に近い部分ではキヤリヤが過剰、出射側端面７に
近い部分ではキヤリヤが不足となり易い。そして
このキヤリヤ不足は言うまでもなく増巾率を飽和
させるものであつた。
また一方、レーザダイオードの場合において
も、一般には共振端面の反射率が高くないため
に、第２図に示すように、光密度分布１１は共振
端面６′と７′の近傍で高く、中央部で低くなつて
いる。従つて、従来のレーザダイオードのように
共振器の全長に亘つて１つの主面上に１つの電極
を形成して、一様な電流を供給する構造の場合に
は、同様にその中央部１０でキヤリヤが過剰気味
となり、各端面６′，７′の近傍では不足気味とな
る。そしてこの端面近傍でのキヤリヤ不足は、端
面における再結合中心による非発光再結合の影響
と併せて光吸収の原因となり易く、結果的に光出
力の最大値を制限するものであつた。
も、一般には共振端面の反射率が高くないため
に、第２図に示すように、光密度分布１１は共振
端面６′と７′の近傍で高く、中央部で低くなつて
いる。従つて、従来のレーザダイオードのように
共振器の全長に亘つて１つの主面上に１つの電極
を形成して、一様な電流を供給する構造の場合に
は、同様にその中央部１０でキヤリヤが過剰気味
となり、各端面６′，７′の近傍では不足気味とな
る。そしてこの端面近傍でのキヤリヤ不足は、端
面における再結合中心による非発光再結合の影響
と併せて光吸収の原因となり易く、結果的に光出
力の最大値を制限するものであつた。
このように従来の光増巾器とかレーザダイオー
ドにおいては、供給される電流密度の分布と光密
度分布とのバランスがとれていないために、キヤ
リヤ密度が過剰な部分と不足な部分とを生じ、不
足部分では増巾率の飽和や光出力最大値の抑制な
どの諸問題を生じていたものである。
ドにおいては、供給される電流密度の分布と光密
度分布とのバランスがとれていないために、キヤ
リヤ密度が過剰な部分と不足な部分とを生じ、不
足部分では増巾率の飽和や光出力最大値の抑制な
どの諸問題を生じていたものである。
この発明は従来のこのような光半導体デバイス
の欠点に鑑み、供給電流密度分布を光密度分布に
近付けることによつて、光出力最大値を向上させ
るようにしたものである。
の欠点に鑑み、供給電流密度分布を光密度分布に
近付けることによつて、光出力最大値を向上させ
るようにしたものである。
以下、この発明に係わる光半導体デバイスの一
実施例につき、第３図ないし第５図を参照して詳
細に説明する。
実施例につき、第３図ないし第５図を参照して詳
細に説明する。
これらの第３図ないし第５図において前記第１
図ａ，ｂおよび第２図と同一符号は同一または相
当部分を示している。
図ａ，ｂおよび第２図と同一符号は同一または相
当部分を示している。
まず第３図はこの発明を光増巾器に適用した場
合の一実施例を示しており、この実施例では陽極
を符号４１と４２とで示したように、同一主面上
にあつて２つに分割配置させ、この構成によつて
第４図に示したように、入射側の電流密度J1に対
し出射側の電流密度J2を独立に設定し得るように
したものである。すなわち、入射側では光子密度
Ｓが低く、増巾のために消費される電流も小さい
から、入射側の陽極４１から供給する電流密度J1
を比較的低い値に設定し、反対に出射側では光子
密度Ｓが高く、増巾のために消費される電流密度
が大きいから、この出射側の陽極４２から供給す
る電流密度J2を比較的高い値に設定し、これによ
つて従来の光増巾器で起りがちであつた供給電流
の過不足を緩和し得るもので、結果的に増巾効果
の飽和を解消して、光出力を増加させることがで
きるものである。
合の一実施例を示しており、この実施例では陽極
を符号４１と４２とで示したように、同一主面上
にあつて２つに分割配置させ、この構成によつて
第４図に示したように、入射側の電流密度J1に対
し出射側の電流密度J2を独立に設定し得るように
したものである。すなわち、入射側では光子密度
Ｓが低く、増巾のために消費される電流も小さい
から、入射側の陽極４１から供給する電流密度J1
を比較的低い値に設定し、反対に出射側では光子
密度Ｓが高く、増巾のために消費される電流密度
が大きいから、この出射側の陽極４２から供給す
る電流密度J2を比較的高い値に設定し、これによ
つて従来の光増巾器で起りがちであつた供給電流
の過不足を緩和し得るもので、結果的に増巾効果
の飽和を解消して、光出力を増加させることがで
きるものである。
また第５図はこの発明をレーザダイオードに適
用した場合の一実施例を示しており、この実施例
では共振器端面６′から７′にかけて、同一主面上
に順次３つに分割された陽極４０１，４００，４
０２を設け、各陽極からそれぞれに独立して電流
を印加できるようにしてある。そしてこゝでは中
央部の電極４００から供給する電流と、各端面部
の電極４０１および４０２から供給する電流とを
制御すれば、活性領域２に注入されるキヤリヤ密
度を中央部１０では比較的低く、共振端面６′お
よび７′近傍では高くでき、その結果として共振
端面６′，７′近傍での増巾効果の飽和や光吸収が
起り始めるところの、光出力レベルを向上させる
ことができるのである。
用した場合の一実施例を示しており、この実施例
では共振器端面６′から７′にかけて、同一主面上
に順次３つに分割された陽極４０１，４００，４
０２を設け、各陽極からそれぞれに独立して電流
を印加できるようにしてある。そしてこゝでは中
央部の電極４００から供給する電流と、各端面部
の電極４０１および４０２から供給する電流とを
制御すれば、活性領域２に注入されるキヤリヤ密
度を中央部１０では比較的低く、共振端面６′お
よび７′近傍では高くでき、その結果として共振
端面６′，７′近傍での増巾効果の飽和や光吸収が
起り始めるところの、光出力レベルを向上させる
ことができるのである。
なお前記光増巾器の場合には、陽極２個の例
を、またレーザダイオードの場合には、陽極３個
の例をそれぞれに説明したが、これらの同一主面
上の陽極の個数をさらに多くすることによつて、
キヤリヤ密度分布をより一層緻密に制御できるこ
とは勿論であり、また当然のこと乍ら陽極でな
く、陰極を複数個に分割しても同様の効果を得ら
れるものである。
を、またレーザダイオードの場合には、陽極３個
の例をそれぞれに説明したが、これらの同一主面
上の陽極の個数をさらに多くすることによつて、
キヤリヤ密度分布をより一層緻密に制御できるこ
とは勿論であり、また当然のこと乍ら陽極でな
く、陰極を複数個に分割しても同様の効果を得ら
れるものである。
以上詳述したようにこの発明の光半導体デバイ
スでは、光子密度の分布に対応してデバイス内部
のキヤリヤ密度分布を制御することによつて、光
出力限界を効果的に向上させ得る特長がある。
スでは、光子密度の分布に対応してデバイス内部
のキヤリヤ密度分布を制御することによつて、光
出力限界を効果的に向上させ得る特長がある。
第１図ａ，ｂは従来の光増巾器を説明するため
の側断面および平断面図、第２図は従来のレーザ
ダイオード内部の光子密度分布を示す説明図、第
３図はこの発明の一実施例を適用した光増巾器を
説明するための側断面図、第４図は同上光増巾器
内部の電流密度と光子密度分布との関係を示す説
明図、第５図はこの発明の一実施例を適用したレ
ーザダイオードを示す側断面図である。 １…ｎ形半導体領域、２…活性領域、３…Ｐ形
半導体領域、４および４１，４２ならびに４０
０，４０１，４０２…陽極電極、５…陰極電極、
６，７…入射側、出射側端面、６′，７′…共振端
面、８…正孔、９…電子、１０…共振器の長さ方
向中央部、１１…光子密度分布。
の側断面および平断面図、第２図は従来のレーザ
ダイオード内部の光子密度分布を示す説明図、第
３図はこの発明の一実施例を適用した光増巾器を
説明するための側断面図、第４図は同上光増巾器
内部の電流密度と光子密度分布との関係を示す説
明図、第５図はこの発明の一実施例を適用したレ
ーザダイオードを示す側断面図である。 １…ｎ形半導体領域、２…活性領域、３…Ｐ形
半導体領域、４および４１，４２ならびに４０
０，４０１，４０２…陽極電極、５…陰極電極、
６，７…入射側、出射側端面、６′，７′…共振端
面、８…正孔、９…電子、１０…共振器の長さ方
向中央部、１１…光子密度分布。
Claims (1)
- １ それぞれの主面上に電極を設けた格別の導電
性の半導体領域と、これらの各半導体領域間にス
トライプ状に形成された活性領域と、ストライプ
に直交する１対になつた入射側、出射側端面ある
いは共振端面とを備えた光増巾器あるいはレーザ
ダイオードにおいて、前記同一主面上に設けられ
る一方の電極を、各端面間で複数個に分割すると
共にこの分割された各電極の電流値を制御して前
記ストライプ方向の電流密度分布を同方向の光子
密度分布に近似させることを特徴とする光半導体
デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14820881A JPS5850790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 光半導体デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14820881A JPS5850790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 光半導体デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850790A JPS5850790A (ja) | 1983-03-25 |
| JPS6237909B2 true JPS6237909B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=15447676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14820881A Granted JPS5850790A (ja) | 1981-09-19 | 1981-09-19 | 光半導体デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850790A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6454715A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance element |
| JP2011165823A (ja) * | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Anritsu Corp | 半導体光増幅器およびそれを用いた光モジュール |
| WO2019160039A1 (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | 古河電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2572082B2 (ja) * | 1987-10-28 | 1997-01-16 | 富士写真フイルム株式会社 | 光半導体デバイス |
| GB9425729D0 (en) * | 1994-09-14 | 1995-02-22 | British Telecomm | Otical device |
| DE602004024451D1 (de) * | 2003-12-22 | 2010-01-14 | Panasonic Corp | Halbleiterlaser-bauelement und laserprojektor |
| US20230088485A1 (en) * | 2021-09-23 | 2023-03-23 | Freedom Photonics Llc | Segmented contact for current control in semiconductor lasers and optical amplifiers |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4868188A (ja) * | 1971-12-20 | 1973-09-17 |
-
1981
- 1981-09-19 JP JP14820881A patent/JPS5850790A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4868188A (ja) * | 1971-12-20 | 1973-09-17 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6454715A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance element |
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| WO2019160039A1 (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | 古河電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
| JPWO2019160039A1 (ja) * | 2018-02-16 | 2021-02-04 | 古河電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
| US11451008B2 (en) | 2018-02-16 | 2022-09-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5850790A (ja) | 1983-03-25 |
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