JPS625682A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS625682A JPS625682A JP60147433A JP14743385A JPS625682A JP S625682 A JPS625682 A JP S625682A JP 60147433 A JP60147433 A JP 60147433A JP 14743385 A JP14743385 A JP 14743385A JP S625682 A JPS625682 A JP S625682A
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- JP
- Japan
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- region
- diffraction grating
- light
- refractive index
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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
- H01S5/10—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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] 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
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar 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
- H01S5/20—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
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は長距離大容量光ファイバ用光源に適する動的
単一モード半導体レーザに関するものでるる。
単一モード半導体レーザに関するものでるる。
第3図は従来の半導体レーザを示す断面図であり、 (
tol)はインジウム燐化合物半導体(以下InPと略
記)基板、 (102)は、 1nP基板(101)上
に形成されたInPエピタキシャル領域、 (103)
はInPエピタキシャル領域上に形成された同じくIn
Pエピタキシャル領域、 (104)はlnPエピタキ
シャル領域(102) 、(103)に異方性エツチン
グ等であけられた溝に形成されたInPエピタキシャル
領域、(105)は活性領域であってこ\ではlnPエ
ピタキシャル領域(104)上に形成さ−rしたインジ
ウム・ガリウム・砒素・燐化合物半導体(以下InGa
AsPと略記)エピタキシャル領域、 (106)はI
nPエピタキシャル領域(103) 及ヒ1nGaAs
Pエピタキシャル領域(105)上に形成されたInP
エピタキシャル領域(107)はInPエピタキシャル
領域上に形成された電極、(108)は、 InP基板
の裏面に形成された電極である。
tol)はインジウム燐化合物半導体(以下InPと略
記)基板、 (102)は、 1nP基板(101)上
に形成されたInPエピタキシャル領域、 (103)
はInPエピタキシャル領域上に形成された同じくIn
Pエピタキシャル領域、 (104)はlnPエピタキ
シャル領域(102) 、(103)に異方性エツチン
グ等であけられた溝に形成されたInPエピタキシャル
領域、(105)は活性領域であってこ\ではlnPエ
ピタキシャル領域(104)上に形成さ−rしたインジ
ウム・ガリウム・砒素・燐化合物半導体(以下InGa
AsPと略記)エピタキシャル領域、 (106)はI
nPエピタキシャル領域(103) 及ヒ1nGaAs
Pエピタキシャル領域(105)上に形成されたInP
エピタキシャル領域(107)はInPエピタキシャル
領域上に形成された電極、(108)は、 InP基板
の裏面に形成された電極である。
従来の半導体レーザは上記のように構成され、電極(1
07) 、(108)から与えらt”する注入電流は活
性領域(105)に集中するようにInPエピタキシャ
ル領域(102) 、(103)両者間は逆方向となる
ようにP、nの伝導形が選択されてお!llまた。活性
領域(105)に発光域が集中するよりに、この部分(
1nGaAsP)の県側帯幅が周囲(InP )より小
に選ばれさらに、この部分に光の閉じ込めが完成するよ
うに周囲より屈折率が犬となるようになっているりこの
ようになっているため、狭い活性領域(105)に高密
度の光の束が閉じ込められ、互に干渉し合うことにより
、第3図紙面に垂直な方向にレーザ光の放出が行わnる
り 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の半導体レーザは高出力の点ですぐれ
ている反面発振波長の安定性に欠ける欠点が有るっそこ
で従来から知らi”している回折格子を用いて安定化す
る方法を適用すると第3図で■IV断面を取ると第4図
に示す断面図の如き構造が考えらrLる。第4図では中
央の部分に実際に見えるのはInPエピタキシャル領域
(to6)が見えるはずであるが、こ\では便宜上同一
形状の活性領域(tOS)を示した。活性領域(105
)の長手方向に一定間隔で、この領域(105)の幅が
変化する。光の性質上この一定間隔で定まるある特定波
長の光のみを反射するので、この波長の光が活性領域(
10s )中を多数回°往復することになシ極めて発振
波長の変動の少ない、いわゆる動的単一モードの発振が
生ずるはずである。しかしながら活性領域(105)の
平均の幅は約2μ扉であり、極めて細いため。
07) 、(108)から与えらt”する注入電流は活
性領域(105)に集中するようにInPエピタキシャ
ル領域(102) 、(103)両者間は逆方向となる
ようにP、nの伝導形が選択されてお!llまた。活性
領域(105)に発光域が集中するよりに、この部分(
1nGaAsP)の県側帯幅が周囲(InP )より小
に選ばれさらに、この部分に光の閉じ込めが完成するよ
うに周囲より屈折率が犬となるようになっているりこの
ようになっているため、狭い活性領域(105)に高密
度の光の束が閉じ込められ、互に干渉し合うことにより
、第3図紙面に垂直な方向にレーザ光の放出が行わnる
り 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の半導体レーザは高出力の点ですぐれ
ている反面発振波長の安定性に欠ける欠点が有るっそこ
で従来から知らi”している回折格子を用いて安定化す
る方法を適用すると第3図で■IV断面を取ると第4図
に示す断面図の如き構造が考えらrLる。第4図では中
央の部分に実際に見えるのはInPエピタキシャル領域
(to6)が見えるはずであるが、こ\では便宜上同一
形状の活性領域(tOS)を示した。活性領域(105
)の長手方向に一定間隔で、この領域(105)の幅が
変化する。光の性質上この一定間隔で定まるある特定波
長の光のみを反射するので、この波長の光が活性領域(
10s )中を多数回°往復することになシ極めて発振
波長の変動の少ない、いわゆる動的単一モードの発振が
生ずるはずである。しかしながら活性領域(105)の
平均の幅は約2μ扉であり、極めて細いため。
まず第1に精度良く一定間隔の回折格子を形成すること
が困難なことや3日月状の先の細い部分にある回折格子
までは、光の密度が小さく1回折格子から光が受ける影
響が小さいこと等の問題点が有った。
が困難なことや3日月状の先の細い部分にある回折格子
までは、光の密度が小さく1回折格子から光が受ける影
響が小さいこと等の問題点が有った。
この発明はこのよりな問題点を解決するためになされた
もので1回折格子を活性領域のように面積の小なる部分
に配置するかわシに、他の面積の大なる部分に設けるよ
うにし、製造が容易で回折格子の帰還がか\シ易いいわ
ゆる動的単一モードの半導体レーザを得ることを目的と
しているコ〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体レーザは、活性領域近傍に、これ
より屈折率が大なる回折格子領域を接近しかつ平行に配
置したものである。
もので1回折格子を活性領域のように面積の小なる部分
に配置するかわシに、他の面積の大なる部分に設けるよ
うにし、製造が容易で回折格子の帰還がか\シ易いいわ
ゆる動的単一モードの半導体レーザを得ることを目的と
しているコ〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体レーザは、活性領域近傍に、これ
より屈折率が大なる回折格子領域を接近しかつ平行に配
置したものである。
この発明においては1回折格子領域が屈折率の関係で活
性領域より光を一旦取り込み、その中の回折格子の働き
により一定の波長の光だけを反射させ再び活性領域にこ
の波長の光だけをもどすので活性領域内に単一モードの
レーザ発振を起こさせるっ 〔実施列〕 第1図はこの発明の一実施例を示す断面図でるり、 (
101XL03)(104XLO5)(LO6XLO7
) および(108)は前記従来の半導体レーザと全く
同一のものである。(LO2A)tj:前記従来のもの
のlnPエピタキシャル領域(102)+に相当する回
折格子領域であって、この実施列ではムn G a A
s Pエピタキシャル領域でアシ、活性領域(105
)と比べて、その禁制帯幅が小、その屈折率が犬となる
ように選ばれている。この回折格子領域(LO2A)に
刻まれている回折格子の形状は第り図の■■断面を示す
第2図の如く、活性領域(105)の長手方向に垂直な
方向に波状ノ溝が一定間隔で並んでいるようになってい
る〇この実施列は以上のように構成したので、回折格子
領域(102A)の屈折率が活性領域(105)よυ大
であるためいわゆるリーキー(leaky)モードとし
て知られているように活性領域(105)から回折格子
領域(LO2A)に光が漏れ出す。この時第1図かられ
かるように両者間には、両者より屈折率の小なるlnP
エピタキシャル領域(164)の部分が存在するため透
過し得ないように思われるが現実に透過が起きることが
確められ、その理由としては。
性領域より光を一旦取り込み、その中の回折格子の働き
により一定の波長の光だけを反射させ再び活性領域にこ
の波長の光だけをもどすので活性領域内に単一モードの
レーザ発振を起こさせるっ 〔実施列〕 第1図はこの発明の一実施例を示す断面図でるり、 (
101XL03)(104XLO5)(LO6XLO7
) および(108)は前記従来の半導体レーザと全く
同一のものである。(LO2A)tj:前記従来のもの
のlnPエピタキシャル領域(102)+に相当する回
折格子領域であって、この実施列ではムn G a A
s Pエピタキシャル領域でアシ、活性領域(105
)と比べて、その禁制帯幅が小、その屈折率が犬となる
ように選ばれている。この回折格子領域(LO2A)に
刻まれている回折格子の形状は第り図の■■断面を示す
第2図の如く、活性領域(105)の長手方向に垂直な
方向に波状ノ溝が一定間隔で並んでいるようになってい
る〇この実施列は以上のように構成したので、回折格子
領域(102A)の屈折率が活性領域(105)よυ大
であるためいわゆるリーキー(leaky)モードとし
て知られているように活性領域(105)から回折格子
領域(LO2A)に光が漏れ出す。この時第1図かられ
かるように両者間には、両者より屈折率の小なるlnP
エピタキシャル領域(164)の部分が存在するため透
過し得ないように思われるが現実に透過が起きることが
確められ、その理由としては。
コC) 領域(104)の挾まれている部分の長さが問
題にしている光の波長と同程度かそれより短いためでる
ると考えられる。
題にしている光の波長と同程度かそれより短いためでる
ると考えられる。
このようにして透過した光は、もし回折格子がない場合
は、活性領域から漏れた光は元にもどらないためレーザ
発振の効率を低下させるが回折格子がめるためそのよう
な低下が生じないようになっている。すなわち、第5図
は5第1図の左側の回折格子領域(LO2A)と活性領
域< 105 )の境界附近を紙面上方から見た図で6
D、中央の縦の線(109,)は両者の境界でろυ、こ
の線(109)の左側が、回折格子領域(LO2A)右
側が活性領域(105)であシ。
は、活性領域から漏れた光は元にもどらないためレーザ
発振の効率を低下させるが回折格子がめるためそのよう
な低下が生じないようになっている。すなわち、第5図
は5第1図の左側の回折格子領域(LO2A)と活性領
域< 105 )の境界附近を紙面上方から見た図で6
D、中央の縦の線(109,)は両者の境界でろυ、こ
の線(109)の左側が、回折格子領域(LO2A)右
側が活性領域(105)であシ。
横の一点鎖線(110)は法線であり回折格子領域(L
O2A)中の6本の二点鎖線(ttBは回折格子の山の
位置または谷の位置を示した模式図である。活性領域(
to5)中の光は第5図において紙面上方から五万また
はF方から上方の方向のみ存在すると考えらrtている
から実線で示した入射光(112) 。
O2A)中の6本の二点鎖線(ttBは回折格子の山の
位置または谷の位置を示した模式図である。活性領域(
to5)中の光は第5図において紙面上方から五万また
はF方から上方の方向のみ存在すると考えらrtている
から実線で示した入射光(112) 。
透過光(113)を考えると、入射光(112)は90
’の入射角で人射し、透過光(113)はθなる屈折角
をもって透過する。とのθは先に述べたように活性領域
(105)と回折格子領域(LO2A)とは直接接して
いないので1通常の屈折に関する方程式から求めるわけ
にはいかないが実測によって両領域の形状、屈折率比等
が定まればるる一定の角度として求めることが出来る。
’の入射角で人射し、透過光(113)はθなる屈折角
をもって透過する。とのθは先に述べたように活性領域
(105)と回折格子領域(LO2A)とは直接接して
いないので1通常の屈折に関する方程式から求めるわけ
にはいかないが実測によって両領域の形状、屈折率比等
が定まればるる一定の角度として求めることが出来る。
第5図にもどって回折格子の間隔をlとすると透過光(
tta)はこの間を1!/sinθなる距離伝播する。
tta)はこの間を1!/sinθなる距離伝播する。
このl!/ s i nθが丁度この透過光(113)
の反射の条件に合うよう元のlを選ぶことにより透過光
(113)を反射させることが出来る。このようにして
反射された破線で示した反射光(114)は幾何光学上
の原理に基づき、もと来た径路をたどって破線で示した
透過光(ttS)の如く最初の入射光(112)に対し
逆向きの光として、活性領域(105)にもどって来ろ
う以上の説明は第5図の紙面上方からF方に向う光につ
いて行ったが、f方から上方に向う光についても同様の
ことが言え、さらには、第1図において右側の回折格子
領域(102A)と活性領域(105)の間についても
同様であるり従ってこの実施例の場合回折格子で精度良
く選別された光のみが活性領域(105)を多数回往復
することになり波長のそろったいわゆる動的単一モード
のレーザ発振を可能にする。
の反射の条件に合うよう元のlを選ぶことにより透過光
(113)を反射させることが出来る。このようにして
反射された破線で示した反射光(114)は幾何光学上
の原理に基づき、もと来た径路をたどって破線で示した
透過光(ttS)の如く最初の入射光(112)に対し
逆向きの光として、活性領域(105)にもどって来ろ
う以上の説明は第5図の紙面上方からF方に向う光につ
いて行ったが、f方から上方に向う光についても同様の
ことが言え、さらには、第1図において右側の回折格子
領域(102A)と活性領域(105)の間についても
同様であるり従ってこの実施例の場合回折格子で精度良
く選別された光のみが活性領域(105)を多数回往復
することになり波長のそろったいわゆる動的単一モード
のレーザ発振を可能にする。
さて、問題の製造上の難易について注目すると光分広い
回折格子領域(102A)に回折格子用の溝を切るから
、まず第1に製造が容易であることは明白でるり、さら
にこの領域(102A)に相当量の光を導くことは容易
で回折格子による帰還を充分にかけることが出来、先に
述べた問題点を解決することが出来る。
回折格子領域(102A)に回折格子用の溝を切るから
、まず第1に製造が容易であることは明白でるり、さら
にこの領域(102A)に相当量の光を導くことは容易
で回折格子による帰還を充分にかけることが出来、先に
述べた問題点を解決することが出来る。
なお、上記実施例では、第2図に示す如く1回折格子領
域(LO2A)のInPエピタキシギル領域(103)
側に回折格子用の溝を設けたが、第6図に示すように基
板(101)に溝を切ることにより領域(LO2A)に
回折格子を形成するようにしてもよい。
域(LO2A)のInPエピタキシギル領域(103)
側に回折格子用の溝を設けたが、第6図に示すように基
板(101)に溝を切ることにより領域(LO2A)に
回折格子を形成するようにしてもよい。
また上記実施例では第2図に示す如く第1図の活性領域
(105)の長手方向に垂直な回折格子溝、を切る場合
について述べたが、任意の方向に溝を切っても同様の効
果が期待できるうただ、先に述べた活性領域(105)
中の2つ光の進行方向に対して対称であることが望まし
〈実施列の場合と、もう一つ回折格子溝が活性領域(1
05)の長手方向に対し平行になる場合が好適である。
(105)の長手方向に垂直な回折格子溝、を切る場合
について述べたが、任意の方向に溝を切っても同様の効
果が期待できるうただ、先に述べた活性領域(105)
中の2つ光の進行方向に対して対称であることが望まし
〈実施列の場合と、もう一つ回折格子溝が活性領域(1
05)の長手方向に対し平行になる場合が好適である。
また上記実施列では活性領域(105)と回折格子領域
(LO2A)とは直接接していない場合について述べた
が直接接している場合にも同様のことが期待できること
はこnまで説明から明らかである。
(LO2A)とは直接接していない場合について述べた
が直接接している場合にも同様のことが期待できること
はこnまで説明から明らかである。
また上記実施例ではInPおよびInGaAsP系の半
導体レーザについて述べたが例えばGaAs(ガリウム
砒素化合物半導体)およびGaAl!As (ガリウム
・アルミニウム砒素化合物半導体〕系等の他の半導体レ
ーザについても同様なことが可能であることは言うまで
もないっ 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとお如、回折格子を利用した単
一モードの発振を得るのに活性領域の外側に設けられた
活性領域より広い回折格子領域で行うようにしたので1
回折格子を作るのが容易になる効果が有るり
導体レーザについて述べたが例えばGaAs(ガリウム
砒素化合物半導体)およびGaAl!As (ガリウム
・アルミニウム砒素化合物半導体〕系等の他の半導体レ
ーザについても同様なことが可能であることは言うまで
もないっ 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとお如、回折格子を利用した単
一モードの発振を得るのに活性領域の外側に設けられた
活性領域より広い回折格子領域で行うようにしたので1
回折格子を作るのが容易になる効果が有るり
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図はこ
の発明の第2図における■■断面を示す断面図、第3図
は従来の半導体レーザを示す断面図、第4図は従来の第
3図におけるIVIV断面を示す断面図、第5図はこの
発明のものの光の屈折の関係を示す模式図、第6図はこ
の発明の他の実施例を示す第1図の■■断面の変形を示
す断面図である。 図において、 (101)は基板、 (102A)は
回折格子領域、(105)l’i活性領域、(to2A
)(to3)(to4Xtos)および(106)はい
ずれもエピタキシャル領域、C107)および(108
)はいずrLも電極である。 なお、各図中同一符号は同一1だは相当部分を示すっ 代 理 人 大 岩 増 雄第1図 102A、 10)、 104. l0jf f、よ0
”io6 :ユごりAシマル々釦へto7に、tv−t
oe 電極 第2図 う lOθ 第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書(自発) い
の発明の第2図における■■断面を示す断面図、第3図
は従来の半導体レーザを示す断面図、第4図は従来の第
3図におけるIVIV断面を示す断面図、第5図はこの
発明のものの光の屈折の関係を示す模式図、第6図はこ
の発明の他の実施例を示す第1図の■■断面の変形を示
す断面図である。 図において、 (101)は基板、 (102A)は
回折格子領域、(105)l’i活性領域、(to2A
)(to3)(to4Xtos)および(106)はい
ずれもエピタキシャル領域、C107)および(108
)はいずrLも電極である。 なお、各図中同一符号は同一1だは相当部分を示すっ 代 理 人 大 岩 増 雄第1図 102A、 10)、 104. l0jf f、よ0
”io6 :ユごりAシマル々釦へto7に、tv−t
oe 電極 第2図 う lOθ 第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書(自発) い
Claims (1)
- (1)基板上に形成された複数のエピタキシャル領域と
、これらに注入電流を伝える電極とを備え 前記複数のエピタキシャル領域中の活性領 域と回折格子領域において、後者は前者より屈折率が大
であるとともに、前者に近接し前記注入電流の流れを妨
げない位置に配置されていることを特徴とする半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60147433A JPS625682A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60147433A JPS625682A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS625682A true JPS625682A (ja) | 1987-01-12 |
Family
ID=15430213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60147433A Pending JPS625682A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS625682A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0621448U (ja) * | 1992-05-20 | 1994-03-22 | フランスベッド株式会社 | 起床式ベッド装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59119882A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Fujitsu Ltd | 分布帰還型半導体レ−ザ |
JPS59127892A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-23 | Nec Corp | 半導体レ−ザとその製造方法 |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP60147433A patent/JPS625682A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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