JPS63147388A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63147388A JPS63147388A JP61295327A JP29532786A JPS63147388A JP S63147388 A JPS63147388 A JP S63147388A JP 61295327 A JP61295327 A JP 61295327A JP 29532786 A JP29532786 A JP 29532786A JP S63147388 A JPS63147388 A JP S63147388A
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- Japan
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- diffraction
- different
- gradings
- laser
- light
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
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- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
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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
- H01S5/0625—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
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
-
- 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
- H01S5/10—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
- H01S5/1206—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 having a non constant or multiplicity of periods
- H01S5/1215—Multiplicity of periods
-
- 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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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザに関し、特に基板面に対し垂直
方向にレーザ光を取り出すことが可能な半導体レーザに
関する。
方向にレーザ光を取り出すことが可能な半導体レーザに
関する。
半導体基板面に対して垂直方向にレーザ光を取り出すこ
とが可能な面発光型の半導体レーザは、２次元アレイ化
することが容易で、将来の並列信号処理用の光源として
有望である。研究の初期には円形電極を形成し、３μｍ
厚程度の活性層に垂直に共振器を形成し、レーザ発振さ
せる方法が多く用いられていたが、近年通常のＬＤの場
合と同様に水平方向に共振させて大きな光学利得を得、
その光をモノリシックに形成した外部ミラーや高次の回
折次数を有する回折格子を用いて光を垂直方向に収り出
そうとする試みもなされるようになってきた。
とが可能な面発光型の半導体レーザは、２次元アレイ化
することが容易で、将来の並列信号処理用の光源として
有望である。研究の初期には円形電極を形成し、３μｍ
厚程度の活性層に垂直に共振器を形成し、レーザ発振さ
せる方法が多く用いられていたが、近年通常のＬＤの場
合と同様に水平方向に共振させて大きな光学利得を得、
その光をモノリシックに形成した外部ミラーや高次の回
折次数を有する回折格子を用いて光を垂直方向に収り出
そうとする試みもなされるようになってきた。
例えばＲＣＡのエバンス（Ｅｖａｎｓ ）らはアプライ
ド フィシ’７クス レター（入ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓＬｅｔ、ｔｅｒｓ ）誌（ｖｏｌ、４９．ｐ３
１４，１９８６＞に報告しているようなりＢＲ構造の面
発光型レーザを開発した。
ド フィシ’７クス レター（入ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓＬｅｔ、ｔｅｒｓ ）誌（ｖｏｌ、４９．ｐ３
１４，１９８６＞に報告しているようなりＢＲ構造の面
発光型レーザを開発した。
Ｅｖａｎｓらによるレーザは活性領域とブラッグ反射用
回折格子の間にテーバ型の結合部を形成し、２次の回折
格子によって回折された高次の回折光を基板の垂直方向
に取り出すことに成功した。
回折格子の間にテーバ型の結合部を形成し、２次の回折
格子によって回折された高次の回折光を基板の垂直方向
に取り出すことに成功した。
ところで、面発光型レーザの大きな特徴は２次元アレイ
が可能なことであり、特に複数の異なる波長の光を発生
せさせることができるとその応用範囲もずっと広がると
考えられる。例えばエバンス（Ｅｖａｎｓ）らの方法で
周期の異なる複数の回折格子を形成した場合、同一活性
層を用いてその延長上にそれらを形成してもＯＮ１０
Ｆ Ｆは全て同時にしかできない。個々の波長の光を独
立に制御しようとする場合には、それぞれに独立した活
性層と回折格子を形成する必要があり、製作工程が複雑
になる。またＤＢＲ−ＬＤの場合には活性層で発生した
光を回折格子を有するガイド層に導入する結合部分で多
少とも光の散乱が生じ、これがアレイ化して出力光を光
ファイバに導入する場合に雑音の発生の原因にもなった
。
が可能なことであり、特に複数の異なる波長の光を発生
せさせることができるとその応用範囲もずっと広がると
考えられる。例えばエバンス（Ｅｖａｎｓ）らの方法で
周期の異なる複数の回折格子を形成した場合、同一活性
層を用いてその延長上にそれらを形成してもＯＮ１０
Ｆ Ｆは全て同時にしかできない。個々の波長の光を独
立に制御しようとする場合には、それぞれに独立した活
性層と回折格子を形成する必要があり、製作工程が複雑
になる。またＤＢＲ−ＬＤの場合には活性層で発生した
光を回折格子を有するガイド層に導入する結合部分で多
少とも光の散乱が生じ、これがアレイ化して出力光を光
ファイバに導入する場合に雑音の発生の原因にもなった
。
本発明の目的は、出力光を効率的に基板垂直面に取り出
すことができ、独立に複数の発振波長を得ることができ
製作の容易な面発光型の半導体レーザを提供することに
ある。
すことができ、独立に複数の発振波長を得ることができ
製作の容易な面発光型の半導体レーザを提供することに
ある。
本発明は、半導体基板上に発光再結合する活性層および
光帰還用の回折格子を有する半導体レーザにおいて、前
記回折格子はレーザ発振光に対して高次の回折次数を有
し、かつ同一の半導体基板上に周期の異なる複数種類の
ものとして形成され、前記回折格子の周期の異なるもの
に対し独立した電極が形成されていることを特徴とする
。
光帰還用の回折格子を有する半導体レーザにおいて、前
記回折格子はレーザ発振光に対して高次の回折次数を有
し、かつ同一の半導体基板上に周期の異なる複数種類の
ものとして形成され、前記回折格子の周期の異なるもの
に対し独立した電極が形成されていることを特徴とする
。
本発明は、ＤＦＢ構造を用いることにより、ＤＢＲレー
ザと比べて光波の結合の問題を小さくでき、エツチング
等により個々のレーザの光学的／電気的分離を行なうこ
とによって、容易に独立に異なる複数の発振光を得るこ
とのできる２次元ＤＦＢレーザアレイを得ることができ
る。
ザと比べて光波の結合の問題を小さくでき、エツチング
等により個々のレーザの光学的／電気的分離を行なうこ
とによって、容易に独立に異なる複数の発振光を得るこ
とのできる２次元ＤＦＢレーザアレイを得ることができ
る。
以下、実施例を示す図面を用いて本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例である面発光型半導体レ
ーザの構造を示す斜視図である。このような素子を得る
には、まずｎ−ＩｎＰ基板１上にそれぞれ周期の異なる
回折格子２，３．４を形成し、その上に発光波長１ｊμ
ｍ相当のｎ−Ｉｎ、）、 ７２Ｇ＆０．２８ＡＳ０．５
ＩＰ ０．４９ガイド層５（厚さ０．１ μｍ）、
発光波長１．５５μｍ相当のノンドープＩｎｇ、 ５９
ＧａＯ，４１Ａｓ、）、 ９０ＰＯ５ｉｏ活性層６（厚
さ０．１ μｍ） 、 Ｐ−１ｎＰクラッド層７（厚さ
１μｍ）を順次積層する。回折格子２．３．４はいずれ
も通常のレーザ干渉露光法によって形成し、マスクを用
いて部分的に露光するという方法でそれぞれ回折角を変
えることにより周期の異なる２次の回折格子を形成した
。
ーザの構造を示す斜視図である。このような素子を得る
には、まずｎ−ＩｎＰ基板１上にそれぞれ周期の異なる
回折格子２，３．４を形成し、その上に発光波長１ｊμ
ｍ相当のｎ−Ｉｎ、）、 ７２Ｇ＆０．２８ＡＳ０．５
ＩＰ ０．４９ガイド層５（厚さ０．１ μｍ）、
発光波長１．５５μｍ相当のノンドープＩｎｇ、 ５９
ＧａＯ，４１Ａｓ、）、 ９０ＰＯ５ｉｏ活性層６（厚
さ０．１ μｍ） 、 Ｐ−１ｎＰクラッド層７（厚さ
１μｍ）を順次積層する。回折格子２．３．４はいずれ
も通常のレーザ干渉露光法によって形成し、マスクを用
いて部分的に露光するという方法でそれぞれ回折角を変
えることにより周期の異なる２次の回折格子を形成した
。
周期はそれぞれ４８６０人、４８００人、４７４０人と
設定し、それに伴ないＤＦＢ発振波長はほぼ１．５７μ
ｍ 、 １．５５μｍ 、 １．５３μｍとなった。こ
のようにして得たＤＨウェファをメサエッチング後通常
のＤＣ−ＰＢＨ構造に埋め込み成長を行ない、さらに電
極層１１および電極１２を設け、素子分離用の溝８，９
および電極１２に光取り出し用の窓１０を形成した。こ
こで埋め込み成長時の電極層１１は発光波長１．２μｍ
相当のものとし、活性層６からの光に対して透明になる
ようにした。
設定し、それに伴ないＤＦＢ発振波長はほぼ１．５７μ
ｍ 、 １．５５μｍ 、 １．５３μｍとなった。こ
のようにして得たＤＨウェファをメサエッチング後通常
のＤＣ−ＰＢＨ構造に埋め込み成長を行ない、さらに電
極層１１および電極１２を設け、素子分離用の溝８，９
および電極１２に光取り出し用の窓１０を形成した。こ
こで埋め込み成長時の電極層１１は発光波長１．２μｍ
相当のものとし、活性層６からの光に対して透明になる
ようにした。
このようにして得た満８．９で分割したレーザにそれぞ
れ独立に電流を流すことにより素子の上方向に出力光１
３を独立に取り出すことができた。
れ独立に電流を流すことにより素子の上方向に出力光１
３を独立に取り出すことができた。
その場合のしきい値電流はいずれも３０ｍＡ程度であり
、５ｍＷ程度の上方出力光を容易に取り出すことができ
、量子効率は従来例のＤＢＲタイプのレーザと比べて約
３倍となった。
、５ｍＷ程度の上方出力光を容易に取り出すことができ
、量子効率は従来例のＤＢＲタイプのレーザと比べて約
３倍となった。
以上のように本実施例により、独立に複数の発振波長の
出力光を効率的に基板垂直方向に取り出すことのできる
面発光型のレーザを比較的容易に製作することができた
。
出力光を効率的に基板垂直方向に取り出すことのできる
面発光型のレーザを比較的容易に製作することができた
。
第２図は本発明による第２の実施例を示す図であり、第
２図（ａ＞は平面図、第２図（ｂ）は埋め込み前のＤＨ
構造時の第２図（ｂ）に示ずＸＸ′断面図である。この
第２の実施例では基板１の表面が４×４に分割され、分
割された部分それぞれがレーザ（第２図（ａ＞に示すよ
うにＡ１−Ａ４．Ｂｌ〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ〜Ｄ４
の符号で示す〉を構成し、それぞれに電極１２と出力光
な出射するための光取り出し窓１０が設けられる。レー
ザ光の共振方向は第２図（ａ）における左右の方向であ
る。この例では４種類の周期の異なる回折格子を形成す
る（レーザＡ１〜Ａ４．Ｂ１〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ
〜Ｄ４のうちたての列（数字のみが同じ符号のレーザ）
内では周期が同じで、たでの列が異なると周期も異る）
、また第２図（ｂ）から明らかな様にレーザＡ１〜Ａ４
゜Ｂ１〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ〜Ｄ４の横の列（同じ
英文字の符号のレーザ）のものは、同じ厚さのガイド層
５．活性層６を有している。
２図（ａ＞は平面図、第２図（ｂ）は埋め込み前のＤＨ
構造時の第２図（ｂ）に示ずＸＸ′断面図である。この
第２の実施例では基板１の表面が４×４に分割され、分
割された部分それぞれがレーザ（第２図（ａ＞に示すよ
うにＡ１−Ａ４．Ｂｌ〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ〜Ｄ４
の符号で示す〉を構成し、それぞれに電極１２と出力光
な出射するための光取り出し窓１０が設けられる。レー
ザ光の共振方向は第２図（ａ）における左右の方向であ
る。この例では４種類の周期の異なる回折格子を形成す
る（レーザＡ１〜Ａ４．Ｂ１〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ
〜Ｄ４のうちたての列（数字のみが同じ符号のレーザ）
内では周期が同じで、たでの列が異なると周期も異る）
、また第２図（ｂ）から明らかな様にレーザＡ１〜Ａ４
゜Ｂ１〜Ｂ４．Ｃ１〜Ｃ４，Ｄｉ〜Ｄ４の横の列（同じ
英文字の符号のレーザ）のものは、同じ厚さのガイド層
５．活性層６を有している。
この第２の実施例では、あらかじめ基板１に異なる深さ
の溝１５，１６．１７を形成しておき、その上に上述の
ように４種類の周期の回折格子を形成してから結晶成長
を行なった。１１５，１６゜１７の深さはそれぞれ５０
０人、１０００人、１５００人程度形成る。ＬＰＥ成長
の性質上このような溝付き基板上にはガイド層５．活性
層６を形成する時に結晶表面がほぼ平坦になり、したが
ってそこでの等偏屈折率が溝のない部分と比べて大きく
なる。
の溝１５，１６．１７を形成しておき、その上に上述の
ように４種類の周期の回折格子を形成してから結晶成長
を行なった。１１５，１６゜１７の深さはそれぞれ５０
０人、１０００人、１５００人程度形成る。ＬＰＥ成長
の性質上このような溝付き基板上にはガイド層５．活性
層６を形成する時に結晶表面がほぼ平坦になり、したが
ってそこでの等偏屈折率が溝のない部分と比べて大きく
なる。
溝１５〜１７を含む第２図ｃｂ＞中に矢印で示した部分
にメサストライプを形成し、埋め込み成長を行なって電
極１２の形成１分離用溝１８．光取り出し窓１０を形成
して所望の面発光型レーザを得た。この第２の実施例で
はレーザＡ１〜Ａ４゜Ｂ１〜Ｂ４．ＣＩ ＮＣ４，Ｄｉ
〜Ｄ４のたての列ごとの回折格子の周期の違い、および
横の列ごとの等偏屈折率の違いにより、１．５２〜１．
５８μｍの波長範囲で３０〜４０人の波長差でもって１
６種類の波長の異なる光を発生できる面発光型レーザを
得た。この場合のしきい値電流、量子効率等の特性は第
１の実施例とほぼ同様であった。
にメサストライプを形成し、埋め込み成長を行なって電
極１２の形成１分離用溝１８．光取り出し窓１０を形成
して所望の面発光型レーザを得た。この第２の実施例で
はレーザＡ１〜Ａ４゜Ｂ１〜Ｂ４．ＣＩ ＮＣ４，Ｄｉ
〜Ｄ４のたての列ごとの回折格子の周期の違い、および
横の列ごとの等偏屈折率の違いにより、１．５２〜１．
５８μｍの波長範囲で３０〜４０人の波長差でもって１
６種類の波長の異なる光を発生できる面発光型レーザを
得た。この場合のしきい値電流、量子効率等の特性は第
１の実施例とほぼ同様であった。
なお、本発明の半導体レーザに用いる材料系は、もちろ
んＩｎＧａＡｓＰ〜ＩｎＰ系に限るものではなく、Ｇａ
ＡｅＡｓ系等他の材料系を用いることも何ら差しつかえ
ない。レーザの配列も１×３や４×４アレイにとどまる
ことなく、さらに多数のレーザを有する２次元レーザア
レイへの拡張も容易である。
んＩｎＧａＡｓＰ〜ＩｎＰ系に限るものではなく、Ｇａ
ＡｅＡｓ系等他の材料系を用いることも何ら差しつかえ
ない。レーザの配列も１×３や４×４アレイにとどまる
ことなく、さらに多数のレーザを有する２次元レーザア
レイへの拡張も容易である。
以上のように本発明においては、高次の回折次数を有し
、かつ異なる周期の回折格子が形成され、独立の電極を
有するＤＦＢ構造を採用することにより、多数の異なる
波長の出力光を独立して発することのできる効果がある
。
、かつ異なる周期の回折格子が形成され、独立の電極を
有するＤＦＢ構造を採用することにより、多数の異なる
波長の出力光を独立して発することのできる効果がある
。
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図（ａ）
および（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施例の平面図
およびｘＸ′断面図である。
および（ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施例の平面図
およびｘＸ′断面図である。
Claims (1)
- 半導体基板上に発光再結合する活性層および光帰還用の
回折格子を有する半導体レーザにおいて、前記回折格子
はレーザ発振光に対して高次の回折次数を有し、かつ同
一の半導体基板上に周期の異なる複数種類のものとして
形成され、前記回折格子の周期の異なるものに対し独立
した電極が形成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 |
|---|---|---|---|
| JP61295327A JPS63147388A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61295327A JPS63147388A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147388A true JPS63147388A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=17819178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61295327A Pending JPS63147388A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013106619A1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Corning Incorporated | Mid-ir multiwavelength concatenated distributed-feedback laser with an active core made of cascaded stages |
| JP2016119397A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP61295327A patent/JPS63147388A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013106619A1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Corning Incorporated | Mid-ir multiwavelength concatenated distributed-feedback laser with an active core made of cascaded stages |
| US9455551B2 (en) | 2012-01-13 | 2016-09-27 | Thorlabs Quantum Electronics, Inc. | Mid-IR multiwavelength concatenated distributed-feedback laser with an active core made of cascaded stages |
| JP2016119397A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
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