JPS63208294A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63208294A JPS63208294A JP4191687A JP4191687A JPS63208294A JP S63208294 A JPS63208294 A JP S63208294A JP 4191687 A JP4191687 A JP 4191687A JP 4191687 A JP4191687 A JP 4191687A JP S63208294 A JPS63208294 A JP S63208294A
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- light
- laser
- semiconductor laser
- emitted
- grating coupler
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- Pending
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- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- 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〕
この発明は、半導体レーザに関し、特にその出射ビーム
形状を整形、偏向できる半導体レーザに関するものであ
る。
形状を整形、偏向できる半導体レーザに関するものであ
る。
第２図は従来の半導体レーザを出射ビームの形状で分類
して示した斜視図であり、第２図（ａ）はファブリ・ベ
ロ型の端面発光型半導体レーザ、第２図（ｂ）は面発光
型半導体レーザ、第２図（Ｃ）は回折格子による面発光
型半導体レーザである。また図において１は基板、２は
下部クラッド、３は活性層、４は上部クラッド、５はコ
ンタクト層、６は上部電極、７は出射ビーム形状である
。
して示した斜視図であり、第２図（ａ）はファブリ・ベ
ロ型の端面発光型半導体レーザ、第２図（ｂ）は面発光
型半導体レーザ、第２図（Ｃ）は回折格子による面発光
型半導体レーザである。また図において１は基板、２は
下部クラッド、３は活性層、４は上部クラッド、５はコ
ンタクト層、６は上部電極、７は出射ビーム形状である
。
次に動作について説明する。
まず第２図（ａ）のファプリ・ペロ型の半導体レーザで
は、共振器内導波光は共振器端面から外部へ取り出され
ると回折で大きく拡がる。
は、共振器内導波光は共振器端面から外部へ取り出され
ると回折で大きく拡がる。
また第２図（ｂ）の面発光型の半導体レーザでは、表面
に垂直にビームが出射し拡がり角も狭くほぼ平行光であ
る。
に垂直にビームが出射し拡がり角も狭くほぼ平行光であ
る。
また第２図（ｅ）の回折格子による面発光型の半導体レ
ーザでは、偶数次回折のＧＣを用いて垂直にビームを取
り出すことができるが、Ｙ方向には拡がりが大きい。
ーザでは、偶数次回折のＧＣを用いて垂直にビームを取
り出すことができるが、Ｙ方向には拡がりが大きい。
［発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体レーザは以上のように構成されており、そ
の出射光は拡がりをもっているので実用上、外部にレン
ズ等を用いて光をコリメートあるいはスポット状に収束
させて使用する必要があり、また、出射ビームを偏向さ
せることは非常に困難であるという問題点があった。
の出射光は拡がりをもっているので実用上、外部にレン
ズ等を用いて光をコリメートあるいはスポット状に収束
させて使用する必要があり、また、出射ビームを偏向さ
せることは非常に困難であるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、出射ビーム形状を所望の形状に整形する機能
を有する半導体レーザを得ることを目的とする。
たもので、出射ビーム形状を所望の形状に整形する機能
を有する半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、レーザ共振器の長軸方
向と共振器幅方向とで形成される面で面発光を行う半導
体レーザにおいて、発光面の一部又は全部に出射するレ
ーザ光を空間に収束させるためのチャープ型グレーティ
ング結合器を備えたものである。
向と共振器幅方向とで形成される面で面発光を行う半導
体レーザにおいて、発光面の一部又は全部に出射するレ
ーザ光を空間に収束させるためのチャープ型グレーティ
ング結合器を備えたものである。
この発明においては、レーザ共振器の長軸方向と共振器
幅方向とで形成される面で面発光を行う半導体レーザに
おいて、発光面の一部又は全部に出射するレーザ光を空
間に収束させるためのチャープ型グレーティング結合器
を備えた構成としたからレーザ領域からの発散光波面を
平行光又は収束光に変換して外部に取り出すことができ
る。
幅方向とで形成される面で面発光を行う半導体レーザに
おいて、発光面の一部又は全部に出射するレーザ光を空
間に収束させるためのチャープ型グレーティング結合器
を備えた構成としたからレーザ領域からの発散光波面を
平行光又は収束光に変換して外部に取り出すことができ
る。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の第１の実施例による半導体レーザを示
す斜視図であり、図において、１は基板、２は下部クラ
ッド層、３は活性層、４は上部クラッド層、５はコンタ
クト層、６は上部電極、７は出射ビーム、９はチャープ
型グレーティング結合器、１０は制御電極である。上部
電極６のある領域をレーザ領域１００、制御電極１０の
ある領域を集光・偏向領域２００と呼ぶ。レーザ領域１
００には通常用いられているレーザ構造が適用可能であ
り、ブロード・コンタクト構造や各種の横方向電流狭窄
、光閉じ込め構造が適用できる。ここでは電極ストライ
プ型を例示した。集光・偏向領域２００ではレーザ領域
１００から入ってくる光を外部に取り出せるように活性
層よりバンド・ギャップの狭い表面コンタクト層は設け
られておらず、上部クラッド層４上にグレーティング結
合器が設けられている。ここでは曲率を有するフレーズ
型のチャープ型グレーティング結合器を考え上方前方方
向に集光する場合を描いている。更に、この集光・偏向
領域２００には出射光の透過を妨げない程度の薄膜制御
電極１０を装荷している。
す斜視図であり、図において、１は基板、２は下部クラ
ッド層、３は活性層、４は上部クラッド層、５はコンタ
クト層、６は上部電極、７は出射ビーム、９はチャープ
型グレーティング結合器、１０は制御電極である。上部
電極６のある領域をレーザ領域１００、制御電極１０の
ある領域を集光・偏向領域２００と呼ぶ。レーザ領域１
００には通常用いられているレーザ構造が適用可能であ
り、ブロード・コンタクト構造や各種の横方向電流狭窄
、光閉じ込め構造が適用できる。ここでは電極ストライ
プ型を例示した。集光・偏向領域２００ではレーザ領域
１００から入ってくる光を外部に取り出せるように活性
層よりバンド・ギャップの狭い表面コンタクト層は設け
られておらず、上部クラッド層４上にグレーティング結
合器が設けられている。ここでは曲率を有するフレーズ
型のチャープ型グレーティング結合器を考え上方前方方
向に集光する場合を描いている。更に、この集光・偏向
領域２００には出射光の透過を妨げない程度の薄膜制御
電極１０を装荷している。
次に動作について説明する。レーザ領域１００から出た
光は発散しながらパッシブな集光・偏向領域２００に入
すチャーブ型グレーティング結合器９によって空間中に
取り出される。このときグレーティング結合器９のＺ方
向の周期、グレーティング・ラインの曲率を、入射レー
ザ光の分布に応じて外部空間の一点に収束するように設
計することが出来る。また制御電極１０により順方向電
流注入や逆バイアス電界で電極下層折率を制御し導波光
伝搬定数を変えることで出射ビームの出射角をＸ２面内
で偏向することが可能となる。
光は発散しながらパッシブな集光・偏向領域２００に入
すチャーブ型グレーティング結合器９によって空間中に
取り出される。このときグレーティング結合器９のＺ方
向の周期、グレーティング・ラインの曲率を、入射レー
ザ光の分布に応じて外部空間の一点に収束するように設
計することが出来る。また制御電極１０により順方向電
流注入や逆バイアス電界で電極下層折率を制御し導波光
伝搬定数を変えることで出射ビームの出射角をＸ２面内
で偏向することが可能となる。
ここで活性層３を単一組成の膜どせず、多重量子井戸（
ＭＱＷ）構造とすればパッシブな集光・偏向領域２００
でのレーザ発振波長に対する光吸収損失が小さいので光
取り出し効率を向上することができる。
ＭＱＷ）構造とすればパッシブな集光・偏向領域２００
でのレーザ発振波長に対する光吸収損失が小さいので光
取り出し効率を向上することができる。
第３図は本発明の第２の実施例を示す断面図であり、図
において第１図と同一符号は同一または相当部分であり
、１１は分布帰還用の回折格子が形成された補助導波層
である。
において第１図と同一符号は同一または相当部分であり
、１１は分布帰還用の回折格子が形成された補助導波層
である。
この実施例は上述の第１の実施例のレーザ領域１００を
ファプリ・ペロ型でなく分布帰還（ＤＦＢ）型としたも
のであり、レーザの共振器を素子両端臂開面としない為
、集光・偏向領域２００での伝搬損失がなくなり、第１
の実施例の効果に加えてレーザ自身の効率が向上する効
果を有する。
ファプリ・ペロ型でなく分布帰還（ＤＦＢ）型としたも
のであり、レーザの共振器を素子両端臂開面としない為
、集光・偏向領域２００での伝搬損失がなくなり、第１
の実施例の効果に加えてレーザ自身の効率が向上する効
果を有する。
第４図は本発明の第３の実施例を示す断面図であり、図
において第１図と同一符号は同一または相当部分であり
、１４はブラック反射用の回折格子である。
において第１図と同一符号は同一または相当部分であり
、１４はブラック反射用の回折格子である。
この実施例はレーザ領域１００を分布ブラック反射（Ｄ
ＢＲ）型としたものであり、その効果は上述の第２の実
施例と同様である。
ＢＲ）型としたものであり、その効果は上述の第２の実
施例と同様である。
第５図は本発明の第４の実施例を示す図であり、第５図
（ａ）はその上面図、第５図（ト））は第５図（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図である。図において第１図と同一符号は
同一または相当部分であり、１５は不純物拡散領域、１
６は反転領域である。
（ａ）はその上面図、第５図（ト））は第５図（ａ）の
Ａ−Ａ’断面図である。図において第１図と同一符号は
同一または相当部分であり、１５は不純物拡散領域、１
６は反転領域である。
この実施例は本発明を横方向接合ストライプ（ＴＴＳ）
型の構造で実施したものであり、このように上部コンタ
クト層の一部が窓開けされていて損失なく上方へ光が取
り出せる構造では上述の第１ないし第３の実施例と異な
りレーザ領域自身にグレーティング結合器を作り付ける
ことが出来る利点がある。
型の構造で実施したものであり、このように上部コンタ
クト層の一部が窓開けされていて損失なく上方へ光が取
り出せる構造では上述の第１ないし第３の実施例と異な
りレーザ領域自身にグレーティング結合器を作り付ける
ことが出来る利点がある。
また第６図に示す本発明の第５の実施例のように制御電
極１０を全面でなく、多分割（ここでは２つ）すること
で屈折率のＺ方向分布を設けてビーム偏向角を制御すれ
ば、より高精度に偏向角を制御することが可能である。
極１０を全面でなく、多分割（ここでは２つ）すること
で屈折率のＺ方向分布を設けてビーム偏向角を制御すれ
ば、より高精度に偏向角を制御することが可能である。
また制御電極１０による効果は光伝搬しているところに
のみあればよいので、第７図、第８図に示す本発明の第
６．第７の実施例のように全面電橋とせず不要部分の下
に絶縁Ｆｉ１２あるいは電流狭窄層１３を設けることで
制御効率を向上させることも可能である。
のみあればよいので、第７図、第８図に示す本発明の第
６．第７の実施例のように全面電橋とせず不要部分の下
に絶縁Ｆｉ１２あるいは電流狭窄層１３を設けることで
制御効率を向上させることも可能である。
また、上述の実施例では集光・偏向領域２００の導波構
造はレーザ領域１００と同一構造のものとしたが、これ
は同一構造でなくてもよく、両領域間での結合効率さえ
充分であれば独立に作製した異なる構造あるいは材料で
あってもよい。
造はレーザ領域１００と同一構造のものとしたが、これ
は同一構造でなくてもよく、両領域間での結合効率さえ
充分であれば独立に作製した異なる構造あるいは材料で
あってもよい。
またグレーティング結合器９は上部クラッド層４上に直
接凹凸として刻み込む必要はなく他材料を用いて形成し
てもよい。
接凹凸として刻み込む必要はなく他材料を用いて形成し
てもよい。
以上のように、この発明によれば、レーザ共振器の長軸
方向と共振器幅方向とで形成される面で面発光を行う半
導体レーザにおいて、発光面の一部又は全部に出射する
レーザ光を空間に収束させるためのチャープ型グレーテ
ィング結合器を備え、半導体レーザ素子自体に発光・集
光機能を持たせる構成としたから、出射レーザ光の集光
、さらに上記発光面にビーム偏向用制御電極を設けた場
合は、その偏向にレンズや特別な偏向装置を必要とせず
小型・軽量で使用機器等への位置決め等が極めて容易な
半導体レーザを得られる効果がある。
方向と共振器幅方向とで形成される面で面発光を行う半
導体レーザにおいて、発光面の一部又は全部に出射する
レーザ光を空間に収束させるためのチャープ型グレーテ
ィング結合器を備え、半導体レーザ素子自体に発光・集
光機能を持たせる構成としたから、出射レーザ光の集光
、さらに上記発光面にビーム偏向用制御電極を設けた場
合は、その偏向にレンズや特別な偏向装置を必要とせず
小型・軽量で使用機器等への位置決め等が極めて容易な
半導体レーザを得られる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザを
示す斜視図、第２図は従来の半導体レーザの構造と出射
ビーム形状を示す斜視図、第３図。 第４図、第５図、第６図、第７図および第８図はそれぞ
れ本発明の第２．第３．第４．第５．第６および第７の
実施例による半導体レーザを示す図である。 １は基板、２は下部クラッド層、３は活性層、４は上部
クラッド層、５はコンタクト層、６は上部電極、７は出
射ビーム、８は偶数回折格子、９はチャープ型グレーテ
ィング結合器、１０は分割電極、１１は補助導波層、１
２は絶縁層、１３は電流狭窄層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
示す斜視図、第２図は従来の半導体レーザの構造と出射
ビーム形状を示す斜視図、第３図。 第４図、第５図、第６図、第７図および第８図はそれぞ
れ本発明の第２．第３．第４．第５．第６および第７の
実施例による半導体レーザを示す図である。 １は基板、２は下部クラッド層、３は活性層、４は上部
クラッド層、５はコンタクト層、６は上部電極、７は出
射ビーム、８は偶数回折格子、９はチャープ型グレーテ
ィング結合器、１０は分割電極、１１は補助導波層、１
２は絶縁層、１３は電流狭窄層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (6)
- （１）レーザ共振器の長軸方向と共振器幅方向とで形成
される面で面発光を行う半導体レーザにおいて、 発光面の一部又は全部に出射するレーザ光を空間に収束
させるためのチャープ型グレーティング結合器を備えた
ことを特徴とする半導体レーザ。 - （２）上記発光面の一部又は全部に上記出射レーザ光を
偏向させるためのビーム偏向用の透光性の制御電極が設
けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体レーザ。 - （３）上記チャープ型グレーティング結合器は出射レー
ザ光を共振器幅方向に収束させるための曲率を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
の半導体レーザ。 - （４）上記チャープ型グレーティング結合器はフレーズ
型であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の半導体レーザ。 - （５）上記半導体レーザの活性層は多重量子井戸構造で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
項のいずれかに記載の半導体レーザ。 - （６）上記半導体レーザのレーザ領域はファブリ・ペロ
型、分布帰還型、分布ブラック反射型あるいは横方向接
合ストライプ型構造であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191687A JPS63208294A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191687A JPS63208294A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63208294A true JPS63208294A (ja) | 1988-08-29 |
Family
ID=12621578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4191687A Pending JPS63208294A (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63208294A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484776A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-30 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| FR2694988A1 (fr) * | 1992-08-18 | 1994-02-25 | Fujitsu Ltd | Dispositif optique d'émission et de réception et procédé de fabrication. |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP4191687A patent/JPS63208294A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6484776A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-30 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| FR2694988A1 (fr) * | 1992-08-18 | 1994-02-25 | Fujitsu Ltd | Dispositif optique d'émission et de réception et procédé de fabrication. |
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