JPS63164379A - 光出力装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光出力装置に関し、よシ短波長光源を得る方法
として、２次高調波の発生をＩｎＰ系化合物半導体を用
いて高効率な光出力装置を得ようとするものである。

従来の技術 第３図に２次高調波発生の基本構成の模式的斜視図を示
す。１２に波長λ１　のレーザであυ、１３は非線形光
学媒体である。λ１の波長を有するレーザ光１６がＬｉ
Ｎｂ０　ｓ　化合物半導体などの非線形光学媒体１３に
入射されると媒体１３中で入射した波長λ１　の光の一
部Ｕ１１／２波長即ち入射光の半分の波長をもつ短波長
光に変換されて出射光１４として放射される。しかし、
このような系における波長の変換効率は悪く、変換効率
として０・１チにも満たない値しか得られていない。こ
の変換効率を上げるために種々の工夫がなされている。

（１）入射レーザ光源の高出力化、（２）非線形光学媒
体の導波路化、（３）非線形光学媒体数の大きい物質の
選択、（→、、ｌｆＪ面１２．１３へのフィルタのコー
ティングなどを挙げることができるが今だ画期的に効率
を上げることばできていない。

発明が解決しようとする間層点 このように従来の装置において高光変換効率を上げるこ
とを示してきたが、ＧａＡｓ　系材料を励起源として用
いると（１）４４０ｎｍ　の光より長波長の２次高調波
に得られにくい、（２）非線形光学媒体として１−Ｖｌ
族化合物半導体等のバンドギャップの大きい材料を使う
必要がある。（３）　Ｉ　−ＶＩ族等の材料ｉ　ＧａＡ
ｓ　　中でｐ型、ｎ型等の伝導形を決める材料であシ、
接合界面でＧａＡ１９　系材料電気的特性に影響を及ぼ
しやすい、（４）励起源部である活性領域の作成と非線
形光学導波路部の作成は同一装置内で作成することは困
難である。などの問題点を有している。そこで、本発明
ａＭ−Ｖ族化合物半導体のみで構成され、同一装置内で
作製が可能な５５０〜８００ｎｍの波長範囲の２次高調
波を得る方法を提案するものである。

間頂点を解決するための手段 本発明は、この６６０正〜ａ　ｏ　ｏ　ｎｕの２次高調
波を得る方法としてＩｎＰを基板としてＩ−Ｖ族化合物
半導体のみで構成される素子を得ようとするものである
。ＩｎＰ基体上にＩｎＧａＡａＰを活性領域とするダブ
ルヘテロ接合構造を有する一次励起光発生領域に近接し
て同−ＩｎＰ基体上にム＃ａＸｎＰを光導波路とする２
次高調波発生領域を有するものである。

作用 本発明は半導体−欠勤起九発生部と光導波路の２次高調
波発生部をモノリシックに同−基体上に構成することを
基本原理とし、基板をＩｎＰとし、−欠勤起光発生部の
活性領域をＩｎＧａＡＳＰ系材料で、２次高調波発生部
をＡｇＧａＩｎＰ材料を用い■−ｖ族化合物半導体のみ
でモノリシック一体型の２次高調波発生装置を得ようと
するものである。

実施例 本発明の第１の実施例の斜視図を第１図に示し、その断
面構造図を第２図に示す。ｎ型半導体ＩｎＰ基体１上に
レーザ活性層１ｎＧａＡｓＰ層３をこの３よりバンドギ
ャップの大きいｎ型ＩｎＧａＡｇＰクラッド層２とｐ型
クラッド層４によシサンドイッチ状にはさんだダブルヘ
テロ接合で埋込み型の１．３μｍ波長光発生の一次励起
光発生部が構成され、この−欠勤起光発生部の一方の共
振器端面側に同−ＩｎＰ基体上にＡｌＧａ工ｎＰ非線形
導波層６をこの６よシバンドギャップの大きいム＃ａ工
ｎＰあるいはム１ＧａＰクラッド層６，７ではさんだ２
次高調波発生導波路部が構成されている。この２次高調
波発生素子の作製においてに、まず、ＩｎＰ基体上にＩ
ｎを溶媒とする液相エピタキシャル法によって基体上全
面に一次励起光発生部に相当する層を形成し、さらに、
ストライプ状に活性領域を残してＩｎＧｆＬＡｊＩＰ層
で埋込んで埋込み形の１．３μｍ波長を発生するレーザ
部を構成する。

その後、有機金属を原材料として用いた気相成長法（Ｍ
Ｏ−ＣｊＶＤ法）によって−欠勤起光発生部の一方の共
振器端面側にムＦＡＩｎＰ層を光導波層とする２次高調
波発生層を形成し、エツチングにて導波路を形成する。

最後に基体ＺｎＰおよび一次励起部に電極が設けられて
２次高調波発生装置となる。

本実施例の装置に電極１ｏと１０′間に電流を流すこと
によって、−欠勤起部で１．３μ諺波長のレーザ光が発
生し、このレーザ光は２次高調波発生導波路６に導入さ
れる。本装置をペルチェ素子にて温度側−を施して温度
をかえていくことにより１・３μｍ波長の伝搬定数と０
・６６μｍ波長の伝搬定数の整合をとることが可能とな
り、導波路６部にて０・６６μｍへの波長変換が可能と
なり０．６６μｍ波長は透過し、１．３μｍ波長光に反
射するカットフィルタ８を通して０・６６μｍ波長光の
出力を得ることができた。ム多ａＩｎＰ光導波路が２次
高調波発生効果を有することが確認できたとともに、Ｉ
ｎＰ基板との格子整合がとれている仁とが必ずしも必要
ないことが雁認された。

端面１１は一次励起レーザ部の共振器端面とすることが
必要であシ、通常エツチングにてミラーを作製する。端
面１１部分をエツチングにて狭いみそを形成しておくこ
とも可能であり、５ｉ０２等の低屈折率絶縁体をみぞに
埋込むことも有効である。

さらに、共振器端面をなくす方向として、−欠勤起レー
ザ部を回折格子をもつ分布帰還型レーザとすることが可
能であり、分布帰還型レーザとすることによって単一ス
ペクトルの発振が可能となり、２次高調波スペクトルも
単一で高効率に変換することも可能である。また、１次
光と２次光の整合を温度でとるばかりでなく、導波路Ｔ
上に電極を形成し電圧印加することにより、導波路部の
実効屈折率を変化させて伝搬定数の整合をとることも可
能である。このどきに、導波路６とクラッド７をｐｎ接
合とし、逆バイアスあるい［ｌＩｉバイアスを加えるこ
とによって制御することが有効である。導波ｗ！ｒ６と
クラッド層８との間でも同様なｐ−ｎ接合効果をもたす
ことができる。

実施例１においては一次励起部のクラッド層２゜４　Ｂ
　ＺｎＧａＡｓＰ層であるが、ム／ＧａＩｎＰあるいは
ム／ＧａＰとすることも可能である。さらに、端面９に
１．３μｍおよび０．６６μｍの反射膜を形成するとさ
らに有効である。

また、チェレンコフ放射を利用する場合には、２次高調
波発生部のクラッド層６と７との間に屈折率差をつける
とともに、クラッド７上に厚い２次高調波とシ出し用の
低屈折率の層を設けることが必要となる。

実施例１においてに１次励起光として１．３μｍを用い
たがＩｎＧａＡｓＰ活性層の組成をかえることによって
一次励起光として１．６μｍ〜１．１μｍまで変化させ
ることが可能であシ、２次光として０．８μｍ〜０．６
６μｍまでの波長光を得ることができる。

また、結晶成長としてすべて液相エピタキシャル法で行
なうことも可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ＩｎＰ基体上にＩｎＧａ
ＡｓＰを活性層とする１次励起元発生領域とムρａｌｎ
Ｐを２次高調波発生および光導波層とするモノリシック
構成にすることによって次のような効果を得ることがで
きる。

（１）　　０．８〜０．５６μｍ帯の２次高調波を得る
ことができる。

（２）Ｉ−Ｖ族半導体のみで構成されているために、１
次励起光発生部作製時に不純物の影響を考える必要がな
く、また同一装置内で導波路部まで成長させることも可
能である。

（３）　　−欠勤起元発生部を、分布帰還形レーザや外
部共振器型レーザにすることによって単一モード化でき
変換効率を上げることができる。

（→　その他、モノリシック構造であるために、変換効
率が高く、小型で安定した出力を得ることが可能である
。

などの特長を有している０

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の一実施例の光出力装置の斜視図、第２
図に同装置の所面図、第３図は２次高調波発生の原理を
説明するための図である。 １・・・・・・ＩｎＰ基体、２．４・・・・・・クラッ
ド層、３・・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、６．７・
・・・・・クラッド層、６・・・・・・線形導波層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／　
　ＩｎＰ基体 ２．４−クラッド層 ３　　　１ｎｅａＡｓＰ　＞ｈ　Ｖｔ　層５．７−クラ
ッド層 ６−　球？Ｆｐｔｇ１層 １０、／σ−ｔｉ 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＩｎＰ基体上にＩｎ−Ｇａ−Ａｓ−Ｐ層を電流か
   ら光へ変換する活性領域とするダブルヘテロ接合構造を
   有する１次励起光発生領域に近接して、前記ＩｎＰ基体
   上にＡｌ−Ｇａ−Ｉｎ−Ｐよりなる組成の２次高調波発
   生可能な光導波路を設けてなる光出力装置。
2. （２）Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ−Ｐを活性領域とする一次励起
   光発生部を、回折格子を有する分布帰還形レーザである
   特許請求の範囲第１項に記載の光出力装置。