JPS6257116B2 - - Google Patents
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- JPS6257116B2 JPS6257116B2 JP55022922A JP2292280A JPS6257116B2 JP S6257116 B2 JPS6257116 B2 JP S6257116B2 JP 55022922 A JP55022922 A JP 55022922A JP 2292280 A JP2292280 A JP 2292280A JP S6257116 B2 JPS6257116 B2 JP S6257116B2
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- laser
- semiconductor
- mis structure
- oxide film
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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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
-
- 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
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
- H01S5/0608—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by light, e.g. optical switch
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/3004—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region employing a field effect structure for inducing charge-carriers, e.g. FET
- H01S5/3009—MIS or MOS conffigurations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、MOS構造あるいはMIS構造を有す
る半導体の表面における電界効果を利用した光ポ
ンピング半導体レーザの変調方式に関する。
る半導体の表面における電界効果を利用した光ポ
ンピング半導体レーザの変調方式に関する。
従来、半導体を用いた光ポンピングレーザ発振
は、バルク結晶またはエピタキシヤル薄膜に共振
器を設けて、光または電子線で強く励起すること
により行われている。しかしながら、これらのレ
ーザでは、発光効率が非常に低く、内部変調が難
しい。その結果、ポンピングのための大規模な装
置を必要とするため実用化できない欠点があつ
た。
は、バルク結晶またはエピタキシヤル薄膜に共振
器を設けて、光または電子線で強く励起すること
により行われている。しかしながら、これらのレ
ーザでは、発光効率が非常に低く、内部変調が難
しい。その結果、ポンピングのための大規模な装
置を必要とするため実用化できない欠点があつ
た。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、電界効果により半導体表面層の発光効率を高
め、また印加電圧を変化させることによりレーザ
発振の内部変調を行うことができる光ポンピング
半導体レーザの変調方式を提供するものである。
り、電界効果により半導体表面層の発光効率を高
め、また印加電圧を変化させることによりレーザ
発振の内部変調を行うことができる光ポンピング
半導体レーザの変調方式を提供するものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
第１図は、本発明の一実施例の断面図である。
図中１は、インジユウム・リン（InP）などから
なる半導体基板である。半導体基板１の表面に
は、約1000Åの透明な酸化膜２（あるいは絶縁
膜）を介して陽極酸化によつて透明電極薄膜３が
形成されている。透明電極薄膜３は、透光性及び
導電性を有するものであれば良い。透明電極薄膜
３の表面及び半導体基板１の裏面には電極４，５
が夫々形成されている。半導体基板１の側端面６
は、劈開などにより共振器構造が形成されてい
る。
図中１は、インジユウム・リン（InP）などから
なる半導体基板である。半導体基板１の表面に
は、約1000Åの透明な酸化膜２（あるいは絶縁
膜）を介して陽極酸化によつて透明電極薄膜３が
形成されている。透明電極薄膜３は、透光性及び
導電性を有するものであれば良い。透明電極薄膜
３の表面及び半導体基板１の裏面には電極４，５
が夫々形成されている。半導体基板１の側端面６
は、劈開などにより共振器構造が形成されてい
る。
而して、電極４，５に所定の電圧を印加して透
明電極薄膜３の表面に光７を照射すると、半導体
基板１の表面で前述のMOS構造（あるいはMIS
構造）による電界効果に制御された発光８が行わ
れる。この時の発光強度Ｉと印加電圧Ｖaの関係
は第２図に示す通りである。発光強度Ｉの最大値
を与える外部バイアスＶsは、酸化膜２（あるい
は絶縁膜）の膜厚により制御し得る量で１〜2V
である。第２図に示されているように印加電圧
Vaを上げて行つたとき発光強度Ｉが増大するの
は、酸化膜２と半導体基板１との界面の半導体基
板１側に多数キヤリアである電子が高濃度蓄積さ
れるため、この蓄積層での発光が強くなるためで
ある。
明電極薄膜３の表面に光７を照射すると、半導体
基板１の表面で前述のMOS構造（あるいはMIS
構造）による電界効果に制御された発光８が行わ
れる。この時の発光強度Ｉと印加電圧Ｖaの関係
は第２図に示す通りである。発光強度Ｉの最大値
を与える外部バイアスＶsは、酸化膜２（あるい
は絶縁膜）の膜厚により制御し得る量で１〜2V
である。第２図に示されているように印加電圧
Vaを上げて行つたとき発光強度Ｉが増大するの
は、酸化膜２と半導体基板１との界面の半導体基
板１側に多数キヤリアである電子が高濃度蓄積さ
れるため、この蓄積層での発光が強くなるためで
ある。
第３図は、印加電圧ＶaをＯ、Ｖsに設定したと
きのポンピング強度Ｉpと発光出力Ｉとの関係を
示す。図中、｜Ｉpth｜Ｖa＝Ｖsは、バイアスＶs
を印加した時Ｖa＝Ｖsのレーザ発振のしきい値で
あり、同図からバイアスＶsを印加しない場合の
しきい値｜pth｜Ｖa＝０に比べて小さいことが
判る。
きのポンピング強度Ｉpと発光出力Ｉとの関係を
示す。図中、｜Ｉpth｜Ｖa＝Ｖsは、バイアスＶs
を印加した時Ｖa＝Ｖsのレーザ発振のしきい値で
あり、同図からバイアスＶsを印加しない場合の
しきい値｜pth｜Ｖa＝０に比べて小さいことが
判る。
このようにMOS構造（あるいはMIS構造）を
有する光ポンピング半導体レーザ１０に最適なバ
イアスＶa＝Ｖsを印加することにより、再結合発
光効率を向上させてレーザ発振のしきい値を低下
させることができる。
有する光ポンピング半導体レーザ１０に最適なバ
イアスＶa＝Ｖsを印加することにより、再結合発
光効率を向上させてレーザ発振のしきい値を低下
させることができる。
光ポンピング半導体レーザ１０のレーザ出力
（発光８）の変調を行う場合には、第３図に示す
ポンピング強度ＩpをＩppに固定し、外部からパ
ルス高さＶsの高速パルスを印加する。その結
果、第３図のＡ，Ｂを動作点にして第４図Ａ及び
Ｂに示す如く、レーザ出力の高速変調が行われ
る。
（発光８）の変調を行う場合には、第３図に示す
ポンピング強度ＩpをＩppに固定し、外部からパ
ルス高さＶsの高速パルスを印加する。その結
果、第３図のＡ，Ｂを動作点にして第４図Ａ及び
Ｂに示す如く、レーザ出力の高速変調が行われ
る。
尚、本発明における変調速度を制限する要因
は、MOS構造（あるいはMIS構造）における容
量であるが、酸化膜２（あるいは絶縁膜）の膜厚
を薄くすること、また、その面積を小さくするこ
とにより変調速度を高速化することができる。通
常、在来のMIS構造のFET程度の高速応答が可
能である。このように高速応答が可能なのは、本
発明の半導体レーザの変調方式が、前述の蓄積層
に蓄積された多数キヤリア（電子）を酸化膜上の
電極に印加する電圧によつて生ずる電界により濃
度変調しているからである。
は、MOS構造（あるいはMIS構造）における容
量であるが、酸化膜２（あるいは絶縁膜）の膜厚
を薄くすること、また、その面積を小さくするこ
とにより変調速度を高速化することができる。通
常、在来のMIS構造のFET程度の高速応答が可
能である。このように高速応答が可能なのは、本
発明の半導体レーザの変調方式が、前述の蓄積層
に蓄積された多数キヤリア（電子）を酸化膜上の
電極に印加する電圧によつて生ずる電界により濃
度変調しているからである。
また、実施例では、ｎ導電形のインジユウム・
リン（InP）からなる半導体基板１に酸化膜２を
設けたMOS構造のものについて説明したが、本
発明によればMOS構造、MIS構造の他にも下記
に示す如くMIS構造とヘテロ接合との組み合せに
よつて更に発光効率の向上を図ることができる。
リン（InP）からなる半導体基板１に酸化膜２を
設けたMOS構造のものについて説明したが、本
発明によればMOS構造、MIS構造の他にも下記
に示す如くMIS構造とヘテロ接合との組み合せに
よつて更に発光効率の向上を図ることができる。
第５図は、MIS構造とシングルヘテロ接合から
なる光ポンピング半導体レーザ１１の一実施例の
断面図である。尚、上記実施例のものと同一の部
分については同符号を付して説明する。図中１
は、インジユウム・リン（InP）などからなる半
導体基板である。半導体基板１の上面には格子整
合のとれたインジユウム・ガリユウム・ヒ素・リ
ン（InGaAsP）などからなる活性層９が形成さ
れている。活性層９の表面には、絶縁膜２′（あ
るいは酸化膜）を介して透明電極薄膜３が形成さ
れている。透明電極薄膜３の表面及び半導体基板
１の裏面には夫々電極４，５が形成されている。
半導体基板１の両側端面６には、劈開などにより
共振器構造が形成されている。
なる光ポンピング半導体レーザ１１の一実施例の
断面図である。尚、上記実施例のものと同一の部
分については同符号を付して説明する。図中１
は、インジユウム・リン（InP）などからなる半
導体基板である。半導体基板１の上面には格子整
合のとれたインジユウム・ガリユウム・ヒ素・リ
ン（InGaAsP）などからなる活性層９が形成さ
れている。活性層９の表面には、絶縁膜２′（あ
るいは酸化膜）を介して透明電極薄膜３が形成さ
れている。透明電極薄膜３の表面及び半導体基板
１の裏面には夫々電極４，５が形成されている。
半導体基板１の両側端面６には、劈開などにより
共振器構造が形成されている。
このように構成された光ポンピング半導体レー
ザ１１によれば、活性層９の膜厚を１μｍ以下に
することができ、また、半導体基板１、絶縁膜
２′との屈折率の差によつて効率の良い光閉じ込
めが行われ、レーザ発振のしきい値を低くするこ
とができる。
ザ１１によれば、活性層９の膜厚を１μｍ以下に
することができ、また、半導体基板１、絶縁膜
２′との屈折率の差によつて効率の良い光閉じ込
めが行われ、レーザ発振のしきい値を低くするこ
とができる。
また、実施例では、インジユウム・リン
（InP）からなる半導体基板１を用いたものにつ
いて説明したが、この他にも−族、−
族、−−２族、−−２族などの化合
物半導体からなる基板を用いても良い。
（InP）からなる半導体基板１を用いたものにつ
いて説明したが、この他にも−族、−
族、−−２族、−−２族などの化合
物半導体からなる基板を用いても良い。
以上説明した如く、本発明に係る光ポンピング
半導体レーザの変調方式によれば、レーザ発振効
率を向上せしめて内部変調機能を付与することが
できるので、注入形半導体レーザを構成できない
発光材料（CdS、ZnSe、ZnS、GaNなど）の化合
物半導体によるレーザ素子開発に極めて有用なも
のである。
半導体レーザの変調方式によれば、レーザ発振効
率を向上せしめて内部変調機能を付与することが
できるので、注入形半導体レーザを構成できない
発光材料（CdS、ZnSe、ZnS、GaNなど）の化合
物半導体によるレーザ素子開発に極めて有用なも
のである。
第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図
は、発光強度と印加電圧の関係を示す特性図、第
３図は、発光出力とポンピング強度の関係を示す
特性図、第４図Ａは、高速変調されたレーザ出力
の発光強度と時間の関係を示す特性図、同図Ｂ
は、高速変調されたレーザ出力の印加電圧と時間
の関係を示す特性図、第５図は、MIS構造とシン
グルヘテロ接合からなる光ポンピング半導体レー
ザの断面図である。 １……半導体基板、２……酸化膜、７……光、
９……活性層、１０，１１……光ポンピング半導
体レーザ、１３……クラツド層。
は、発光強度と印加電圧の関係を示す特性図、第
３図は、発光出力とポンピング強度の関係を示す
特性図、第４図Ａは、高速変調されたレーザ出力
の発光強度と時間の関係を示す特性図、同図Ｂ
は、高速変調されたレーザ出力の印加電圧と時間
の関係を示す特性図、第５図は、MIS構造とシン
グルヘテロ接合からなる光ポンピング半導体レー
ザの断面図である。 １……半導体基板、２……酸化膜、７……光、
９……活性層、１０，１１……光ポンピング半導
体レーザ、１３……クラツド層。
Claims (1)
- １ 半導体基板の表面に酸化膜あるいは絶縁膜を
設けてMOS構造あるいはMIS構造を形成し、該
MOS構造あるいはMIS構造に外部電圧を印加し
て該半導体基板の表面に多数キヤリアからなる蓄
積層を形成せしめ、この蓄積層の多数キヤリア濃
度を該外部電圧により変化させて光あるいは電子
線ポンピングによるレーザ発振の高速変調を行な
うことを特徴とする光ポンピング半導体レーザ光
の変調方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292280A JPS56120182A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Modulation system of light pumping semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292280A JPS56120182A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Modulation system of light pumping semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56120182A JPS56120182A (en) | 1981-09-21 |
| JPS6257116B2 true JPS6257116B2 (ja) | 1987-11-30 |
Family
ID=12096130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292280A Granted JPS56120182A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Modulation system of light pumping semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56120182A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162620U (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-16 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9502366D0 (en) * | 1995-02-07 | 1995-03-29 | British Tech Group | A semiconductor laser |
| GB9610928D0 (en) * | 1996-05-24 | 1996-07-31 | British Tech Group | A semiconductor laser |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4879588A (ja) * | 1972-01-25 | 1973-10-25 |
-
1980
- 1980-02-26 JP JP2292280A patent/JPS56120182A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4879588A (ja) * | 1972-01-25 | 1973-10-25 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62162620U (ja) * | 1986-04-04 | 1987-10-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56120182A (en) | 1981-09-21 |
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