JPS6243355B2 - - Google Patents
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- JPS6243355B2 JPS6243355B2 JP4863581A JP4863581A JPS6243355B2 JP S6243355 B2 JPS6243355 B2 JP S6243355B2 JP 4863581 A JP4863581 A JP 4863581A JP 4863581 A JP4863581 A JP 4863581A JP S6243355 B2 JPS6243355 B2 JP S6243355B2
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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
- H01S5/06—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
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
-
- 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
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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- H01S5/06243—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the position or direction of the emitted beam
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体発光装置、特に光ビームの偏
向機能をもつた素子に関し、かかる素子は、半導
体レーザと他の能動素子との組合わせまたは半導
体レーザに別の新しい機能をもたせることによつ
て半導体デバイスの複合化に有益なものである。
向機能をもつた素子に関し、かかる素子は、半導
体レーザと他の能動素子との組合わせまたは半導
体レーザに別の新しい機能をもたせることによつ
て半導体デバイスの複合化に有益なものである。
いくつかの光偏向器が既に報告されているが、
それらは、半導体または他の結晶の電気光学効果
を利用する構成のものである。その多くは薄膜導
波路を備え、この導波路へ光ビームを入射させて
動作させる。全体としての構成は、光源と偏向器
とは全く別個の素子であつて、それらの結合体に
よつて光の偏向をなす。
それらは、半導体または他の結晶の電気光学効果
を利用する構成のものである。その多くは薄膜導
波路を備え、この導波路へ光ビームを入射させて
動作させる。全体としての構成は、光源と偏向器
とは全く別個の素子であつて、それらの結合体に
よつて光の偏向をなす。
その結果、従来技術によると装置が大型化し、
各素子の間の光学的アラインメント（光学的結合
をもたせること）は容易でなく、加えて、それら
は光の導波路としては損失の多いものであつた。
更には、各素子の消費電力が多いという問題もあ
る。
各素子の間の光学的アラインメント（光学的結合
をもたせること）は容易でなく、加えて、それら
は光の導波路としては損失の多いものであつた。
更には、各素子の消費電力が多いという問題もあ
る。
本発明の目的は上記した従来技術の課題を解決
するにあり、その目的を達成するために、半導体
レーザと偏向器を一体化する。
するにあり、その目的を達成するために、半導体
レーザと偏向器を一体化する。
より具体的には、レーザ発振を起すエネルギ
ー・ギヤツプの比較的小さな活性層をｐ形（また
はｎ形）のクラツド層で上下からはさみ、この横
両側をｎ形エネルギー・ギヤツプの比較的大きな
（またはｐ形）の半導体層で囲んだ埋込形光半導
体装置において、pn接合を活性層から隔てて設
けたリモート結合を形成し、横両側を囲むｎ形
（またはｐ形）の半導体層の少なくとも一方に接
続する電極を設ける。ここで、該半導体層に接続
する電極は、レーザ発振のために設けられた前記
クラツド層に連なる電極とは絶縁分離したもので
ある。
ー・ギヤツプの比較的小さな活性層をｐ形（また
はｎ形）のクラツド層で上下からはさみ、この横
両側をｎ形エネルギー・ギヤツプの比較的大きな
（またはｐ形）の半導体層で囲んだ埋込形光半導
体装置において、pn接合を活性層から隔てて設
けたリモート結合を形成し、横両側を囲むｎ形
（またはｐ形）の半導体層の少なくとも一方に接
続する電極を設ける。ここで、該半導体層に接続
する電極は、レーザ発振のために設けられた前記
クラツド層に連なる電極とは絶縁分離したもので
ある。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。
明する。
従来技術による通常の半導体レーザは、作りつ
けの導波路または電流注入領域をストライプ状に
形成し、動作特性としては、このストライプ領域
に沿つた固定された方向にのみ放射ビームが存在
し、空間的に一定の光強度分布をもつことは一般
に知られている。
けの導波路または電流注入領域をストライプ状に
形成し、動作特性としては、このストライプ領域
に沿つた固定された方向にのみ放射ビームが存在
し、空間的に一定の光強度分布をもつことは一般
に知られている。
本願の発明者は、埋込み構造半導体レーザの光
偏向について研究を重ね、縦方向すなわち接合面
垂直方向のストライプ部側面にpn接合を設け、
ここに印加される電圧を変化させることにより、
横モード閉込めに関与する屈折率を制御すること
に着目した。そして、かかるpn接合への印加電
圧により屈折率の大きさを符号即ち＋又は−を含
んだストライプの左右に非対称に作れば偏向が可
能であることを見出し、理論的には、非対称光強
度分布（強さと位相関係を含む）と放射ビームの
進む方向は、空間的にフーリエ変換によつて結ば
れていることから説明可能であることを確認し
た。
偏向について研究を重ね、縦方向すなわち接合面
垂直方向のストライプ部側面にpn接合を設け、
ここに印加される電圧を変化させることにより、
横モード閉込めに関与する屈折率を制御すること
に着目した。そして、かかるpn接合への印加電
圧により屈折率の大きさを符号即ち＋又は−を含
んだストライプの左右に非対称に作れば偏向が可
能であることを見出し、理論的には、非対称光強
度分布（強さと位相関係を含む）と放射ビームの
進む方向は、空間的にフーリエ変換によつて結ば
れていることから説明可能であることを確認し
た。
レーザ共振器のへき開面の部分を模式的に断面
で示す第１図を参照して本発明の原理を説明す
る。図において、１はｎ―GaAs基板、２はｎ―
GaAlAs層、３はｐ―GaAlAsのクラツド層、４
はGaAsの活性層、５はｐ―GaAlAs層、６は電
流阻止用のｐ―GaAlAs層、７はｎ―GaAlAs横
方向光閉込め層で、かかるダブルヘテロ埋込み構
造は通常の液相成長法で成長することができる。
通常の埋込み構造のレーザと比較して異なる点
は、横方向の光閉込め層７の上部に電極１１，１
３が設けられていることと、いわゆるリモート接
合をもつていることである。なお、１２はストラ
イプ上に形成されたクラツド層５に連なるレーザ
発振用電極、１４は基板に設けられた下部電極、
を示す。
で示す第１図を参照して本発明の原理を説明す
る。図において、１はｎ―GaAs基板、２はｎ―
GaAlAs層、３はｐ―GaAlAsのクラツド層、４
はGaAsの活性層、５はｐ―GaAlAs層、６は電
流阻止用のｐ―GaAlAs層、７はｎ―GaAlAs横
方向光閉込め層で、かかるダブルヘテロ埋込み構
造は通常の液相成長法で成長することができる。
通常の埋込み構造のレーザと比較して異なる点
は、横方向の光閉込め層７の上部に電極１１，１
３が設けられていることと、いわゆるリモート接
合をもつていることである。なお、１２はストラ
イプ上に形成されたクラツド層５に連なるレーザ
発振用電極、１４は基板に設けられた下部電極、
を示す。
各領域に与えられる条件とそれぞれの動作につ
いて説明する。電極１１，１３に正の電圧を印加
したとき、砂地で示す空乏層８が形成される。閉
込め層７の下のｐ形の電流阻止層６は、ストライ
プの外側の電流阻止のために設けられる。
いて説明する。電極１１，１３に正の電圧を印加
したとき、砂地で示す空乏層８が形成される。閉
込め層７の下のｐ形の電流阻止層６は、ストライ
プの外側の電流阻止のために設けられる。
活性層４をはさむｐ形閉込め層３，５は、活性
層に比べてエネルギー・ギヤツプが大きく、従つ
て、屈折率が小さい。この３層半導体導波路でき
まる光の伝搬定数から定まる等価屈折率に比べ、
側面の屈折率を僅か低くなるようにｎ層７を選択
する。ｎ層７の屈折率差としては、１〜３×10-3
程度が適当であることが確認された。従つて、電
極１１，１３に電圧を印加しない状態では、横モ
ードは導波モード（guided mode）発振をしてい
る。
層に比べてエネルギー・ギヤツプが大きく、従つ
て、屈折率が小さい。この３層半導体導波路でき
まる光の伝搬定数から定まる等価屈折率に比べ、
側面の屈折率を僅か低くなるようにｎ層７を選択
する。ｎ層７の屈折率差としては、１〜３×10-3
程度が適当であることが確認された。従つて、電
極１１，１３に電圧を印加しない状態では、横モ
ードは導波モード（guided mode）発振をしてい
る。
次に、偏向機能について説明すると、電極１
１，１３がゼロバイアス、電極１２のみに電圧
V2を加える場合（レーザ発振状態にする場合）、
横モードは導波モードとなつているため、光強度
とレーザ発振角度との関係を表わす第２図に示す
如き単峰性遠視野像となる。第２図において、縦
軸は光強度、横軸は角度（接合面水平方向）を示
す。ここで、横軸の角度は、発光領域の中央部を
通過し、活性層のストライプに水平な方向を０゜
としている。
１，１３がゼロバイアス、電極１２のみに電圧
V2を加える場合（レーザ発振状態にする場合）、
横モードは導波モードとなつているため、光強度
とレーザ発振角度との関係を表わす第２図に示す
如き単峰性遠視野像となる。第２図において、縦
軸は光強度、横軸は角度（接合面水平方向）を示
す。ここで、横軸の角度は、発光領域の中央部を
通過し、活性層のストライプに水平な方向を０゜
としている。
他方、電極１１，１３にそれぞれV1，V3（い
ずれもV2より大）を印加すると、V1―V2，V3―
V2間は逆バイアス状態となり、ストライプ部側
面のpn接合はオフ状態となる。そこで、キヤリ
アの空乏状態がpn接合部に移り、電気光学効果
から屈折率の上昇が起り、横モード動作は導波モ
ードから漏れモード（leaky mode）に移る。従
つて、第３図に示す双峰性の遠視野像となる。同
図の中央の峰はなくなる場合もあるが、ここで外
の峰の頂との間の角度は５〜20゜で、この角度は
液相成長層の組成で決まる。
ずれもV2より大）を印加すると、V1―V2，V3―
V2間は逆バイアス状態となり、ストライプ部側
面のpn接合はオフ状態となる。そこで、キヤリ
アの空乏状態がpn接合部に移り、電気光学効果
から屈折率の上昇が起り、横モード動作は導波モ
ードから漏れモード（leaky mode）に移る。従
つて、第３図に示す双峰性の遠視野像となる。同
図の中央の峰はなくなる場合もあるが、ここで外
の峰の頂との間の角度は５〜20゜で、この角度は
液相成長層の組成で決まる。
第４図と第５図は、片側のみ電圧制御した場合
の光の偏向を示し、第４図の状態はV3＝０、V1
を印加する場合、第５図はV3を印加しV1＝０の
場合を示す。
の光の偏向を示し、第４図の状態はV3＝０、V1
を印加する場合、第５図はV3を印加しV1＝０の
場合を示す。
第１図の実施例において、素子はストライプに
関して対称形の構造をとつているが、必らずしも
このような構造でなければならないものではな
く、第１図の電極１２，１３を一緒にした第６図
に示す素子でも光偏向の機能を果たす。
関して対称形の構造をとつているが、必らずしも
このような構造でなければならないものではな
く、第１図の電極１２，１３を一緒にした第６図
に示す素子でも光偏向の機能を果たす。
第７図には、本発明にかかる半導体発光装置の
具体例が示され、そのａはGaAs―GaAlAs系で
相成する場合、ｂにはInp―InGaAs系で相成する
場合が示される。発振波長はそれぞれλ＝0.8μ
ｍ及び1.3μｍの場合の構成である。埋込み形構
造は、通常の技術に従い、ダブルヘテロの構造半
導体基板を用い、ストライプ部分を残して第１の
層までエツチングにより両側を除きその部分に不
純物拡散により電流阻止層６を形成し、次いで半
導体層７を成長させて作る。
具体例が示され、そのａはGaAs―GaAlAs系で
相成する場合、ｂにはInp―InGaAs系で相成する
場合が示される。発振波長はそれぞれλ＝0.8μ
ｍ及び1.3μｍの場合の構成である。埋込み形構
造は、通常の技術に従い、ダブルヘテロの構造半
導体基板を用い、ストライプ部分を残して第１の
層までエツチングにより両側を除きその部分に不
純物拡散により電流阻止層６を形成し、次いで半
導体層７を成長させて作る。
第７図ａにおいて、１はｎ―GaAs基板、２は
ｎ―Ga0.7Al0.3層、３はｐ―Ga0.7Al0.3As層、４
はｐ―GaAs活性層、５はｐ―Ga0.7Al0.3As層、
６はｐ―Ga0.7Al0.3As層、７はｎ―Ga0.8Al0.2As
層を示す。
ｎ―Ga0.7Al0.3層、３はｐ―Ga0.7Al0.3As層、４
はｐ―GaAs活性層、５はｐ―Ga0.7Al0.3As層、
６はｐ―Ga0.7Al0.3As層、７はｎ―Ga0.8Al0.2As
層を示す。
第７図ｂの実施例は、発振波長λ＝1.3μｍの
場合で、１′はｎ―InP基板、２′はｎ―InP層、
３′はｐ―In0.9Ga0.1As0.42P0.58層、４′はｐ―
In0.7Ga0.3As0.65P0.35活性層、５′はｐ―
In0.9Ga0.1As0.42P0.58層、６′はｐ―Inp層、７′は
ｎ―In0.8Ga0.2As0.37P0.63層を示す。３′と５′と
はｐ―InP層であつてもよい。
場合で、１′はｎ―InP基板、２′はｎ―InP層、
３′はｐ―In0.9Ga0.1As0.42P0.58層、４′はｐ―
In0.7Ga0.3As0.65P0.35活性層、５′はｐ―
In0.9Ga0.1As0.42P0.58層、６′はｐ―Inp層、７′は
ｎ―In0.8Ga0.2As0.37P0.63層を示す。３′と５′と
はｐ―InP層であつてもよい。
以上説明した如く、本発明の半導体発光装置に
おいては、光源である半導体レーザに偏向器を一
体化することにより、前述した従来技術において
経験される課題を解決しまたは改善することがで
きる。かくして、光源で発生した光信号を同時に
その場所で処理することが可能となる。
おいては、光源である半導体レーザに偏向器を一
体化することにより、前述した従来技術において
経験される課題を解決しまたは改善することがで
きる。かくして、光源で発生した光信号を同時に
その場所で処理することが可能となる。
本発明の応用例としては、本発明にかかるデバ
イスを用い、共振器（半導体レーザ）前面の空間
的に異なる場所に光検知器を設置すると、放射ビ
ームを左右に偏向させることにより、光スイツ
チ、変調器の機能をもたせることが可能である。
イスを用い、共振器（半導体レーザ）前面の空間
的に異なる場所に光検知器を設置すると、放射ビ
ームを左右に偏向させることにより、光スイツ
チ、変調器の機能をもたせることが可能である。
加えて、それ自体は発振機能を有しないものの
他素子からのレーザ光入力を行なう光増幅器に関
しても本発明の適用は可能である。
他素子からのレーザ光入力を行なう光増幅器に関
しても本発明の適用は可能である。
また、本発明のデバイスは、従来技術に比べか
なりの小形化、省電力化が実現されうるので、複
合化、集積化に多くの可能性をもつものである。
なりの小形化、省電力化が実現されうるので、複
合化、集積化に多くの可能性をもつものである。
第１図は本発明のレーザ発振器のへき開面部分
の模式的断面図、第２図ないし第５図は本発明の
装置における接合面水平方向角度と光強度との関
係を示す線図、第６図は本発明の他の実施例の第
１図に類似の図、第７図は本発明の具体例を示す
断面図である。 １……ｎ―GaAs基板、２……ｎ―GaAlAs
層、３……ｐ―GaAlAs層、４……ｐ―GaAs
層、５……ｐ―GaAlAs層、６……ｐ―GaAlAs
層、７……ｎ―GaAlAs層、８……空乏層、１
１，１２，１３，１４……電極。
の模式的断面図、第２図ないし第５図は本発明の
装置における接合面水平方向角度と光強度との関
係を示す線図、第６図は本発明の他の実施例の第
１図に類似の図、第７図は本発明の具体例を示す
断面図である。 １……ｎ―GaAs基板、２……ｎ―GaAlAs
層、３……ｐ―GaAlAs層、４……ｐ―GaAs
層、５……ｐ―GaAlAs層、６……ｐ―GaAlAs
層、７……ｎ―GaAlAs層、８……空乏層、１
１，１２，１３，１４……電極。
Claims (1)
- １ エネルギー・ギヤツプの小さな半導体層から
成る活性層を一導電型のクラツド層で上下からは
さみ、該活性層の横両側を逆導電型で且つ前記活
性層よりもエネルギー・ギヤツプの大きな半導体
層で囲み、該半導体層下に一導電型の電流阻止層
を設けた埋込形ダブルヘテロ構造のストライプ型
光半導体装置において、前記横両側を囲む半導体
層の少なくとも一方の上にレーザ発振用の前記ク
ラツド層に連なる電極と絶縁分離した偏向用電極
を設け外部端子と接続し、該偏向用電極に選択的
に電圧を印加することにより半導体レーザの光ビ
ームを偏向させることを特徴とする半導体発光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4863581A JPS57164590A (en) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | Photosemiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4863581A JPS57164590A (en) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | Photosemiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57164590A JPS57164590A (en) | 1982-10-09 |
| JPS6243355B2 true JPS6243355B2 (ja) | 1987-09-12 |
Family
ID=12808824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4863581A Granted JPS57164590A (en) | 1981-04-01 | 1981-04-01 | Photosemiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57164590A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666513B2 (ja) * | 1985-04-12 | 1994-08-24 | 工業技術院長 | 半導体レ−ザ |
| JP2539368B2 (ja) * | 1985-12-20 | 1996-10-02 | 株式会社日立製作所 | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS63158887A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-07-01 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光偏向機能付半導体レ−ザ |
-
1981
- 1981-04-01 JP JP4863581A patent/JPS57164590A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57164590A (en) | 1982-10-09 |
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