JPS63278291A - 半導体レ−ザおよびその使用方法 - Google Patents
半導体レ−ザおよびその使用方法Info
- Publication number
- JPS63278291A JPS63278291A JP11292287A JP11292287A JPS63278291A JP S63278291 A JPS63278291 A JP S63278291A JP 11292287 A JP11292287 A JP 11292287A JP 11292287 A JP11292287 A JP 11292287A JP S63278291 A JPS63278291 A JP S63278291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quantum well
- diffraction grating
- well active
- layer
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
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
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3428—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate
-
- 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
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
-
- 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
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
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〕
乙の発明は、例えば光通信等で使用ずろ複数の波長で発
光する半導体レーザおよびその使用方法に関するもので
ある。
光する半導体レーザおよびその使用方法に関するもので
ある。
第７図は、例えばＥ １ｅｅｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、、ｖ
ｏｌ、１８．Ｎ。
ｏｌ、１８．Ｎ。
］、 ｐ、 １８ （１９８２）に示された従来の多波
長発振型の半導体レーザの構造を示す断面図である。
長発振型の半導体レーザの構造を示す断面図である。
この図において、１はｎ−Ｉ ｎ Ｐからなる基板、２
はｎ −１ｎＰ、からなるクラ・ソド層、３はＧａＸＩ
Ｉ ｎｌ−ｘｘ Ａ Ｓｙｌ Ｐ ｒ−ｙｔからなる活
性層、４はｎ −Ｉ ｎｌ）からなるクラッド層、５は
Ｇ ａｘ２ｉ ｎ５−Ｘ２ＡＳｙ２１）、−７２からな
る活性層、６はｎ−ＩｎＰからなるクラ２ツド層、７（
まＺｒ＋ｖＡｆｌｉｐ”領域、８は絶縁膜、９はｎ−電
極、１０ａ、１０ｂはｐ−電極、ａ、ｂは発光部である
。
はｎ −１ｎＰ、からなるクラ・ソド層、３はＧａＸＩ
Ｉ ｎｌ−ｘｘ Ａ Ｓｙｌ Ｐ ｒ−ｙｔからなる活
性層、４はｎ −Ｉ ｎｌ）からなるクラッド層、５は
Ｇ ａｘ２ｉ ｎ５−Ｘ２ＡＳｙ２１）、−７２からな
る活性層、６はｎ−ＩｎＰからなるクラ２ツド層、７（
まＺｒ＋ｖＡｆｌｉｐ”領域、８は絶縁膜、９はｎ−電
極、１０ａ、１０ｂはｐ−電極、ａ、ｂは発光部である
。
次に乙の半導体レーザの製造工程について説明する。
まず、ｎ−１ｎＰからなる基板１に、クラッド層２とな
るｎ−１ｎＰ層、活性層３となるＧ ａｙＩ Ｉ ｎｕ
−ＸｉＡ ５ｙＨＰ 、−ｙ１層、クラッド層４となる
ｎ−ＩｎＰ層。
るｎ−１ｎＰ層、活性層３となるＧ ａｙＩ Ｉ ｎｕ
−ＸｉＡ ５ｙＨＰ 、−ｙ１層、クラッド層４となる
ｎ−ＩｎＰ層。
活性層５となるＧ ａｘ□Ｉ ｎｌ−ｘ２Ａ、 ５ｙ２
Ｐ １−ｙ２層、さらにクラ・ソド層６となるｎ−１ｎ
Ｐ層を成長させる、。
Ｐ １−ｙ２層、さらにクラ・ソド層６となるｎ−１ｎ
Ｐ層を成長させる、。
次に、その一部をクラッド層４となるｎ−１ｎＰ層１で
工・ソチングを行った後、エツチングを行つた部分と行
わない部分に、それぞれクラッド層２となるｎ−ＩｎＰ
層、およびクラッド層４となろｎ−ＩｎＰ層まで達する
ようにＺｎを熱拡散させ、Ｚｎ拡散ｐ＋領域７を形成す
る。
工・ソチングを行った後、エツチングを行つた部分と行
わない部分に、それぞれクラッド層２となるｎ−ＩｎＰ
層、およびクラッド層４となろｎ−ＩｎＰ層まで達する
ようにＺｎを熱拡散させ、Ｚｎ拡散ｐ＋領域７を形成す
る。
次に、表面に絶縁膜８を形成し、それぞれの拡散部表面
に窓あけを行う。そして、この部分にｐ−電極１０ａ、
１０ｂを形成し、さらに基板１の裏面にｎ−電極９を形
成することにより、第６図に示した半導体レーザが得ら
れる。
に窓あけを行う。そして、この部分にｐ−電極１０ａ、
１０ｂを形成し、さらに基板１の裏面にｎ−電極９を形
成することにより、第６図に示した半導体レーザが得ら
れる。
次に動作について説明ずろ。
ｐ−電極Ｉｏｎがプラス、ｎ−電極９がマイナスになる
ように電圧を印加して電流を注入すると、Ｇ ＩＬｘＩ
Ｉ ｎｌ−ｙＩＡｓｙＩＰ １−ｙｌからなる活性層
３のＺｎ拡散ｐ＋領域７による接合部分（発光部ａ）で
発光し、この後、紙面と平行な面に作られた反射面（共
振器）内でレーザ発振が起こり、し・−ザ光が紙面と垂
直な方向に取り出される。
ように電圧を印加して電流を注入すると、Ｇ ＩＬｘＩ
Ｉ ｎｌ−ｙＩＡｓｙＩＰ １−ｙｌからなる活性層
３のＺｎ拡散ｐ＋領域７による接合部分（発光部ａ）で
発光し、この後、紙面と平行な面に作られた反射面（共
振器）内でレーザ発振が起こり、し・−ザ光が紙面と垂
直な方向に取り出される。
同様にｐ−電極１０ｂがプラス、ｎ−電極９がマイナス
になるように電圧を印加して電流を注入すると、Ｇ ａ
ｘ２１ ｎｌ−ｙ２Ａ ５Ｖ２Ｐ １−Ｙ２からなる活
性ｒＦｉ５ （１） Ｚ ｎ拡散ｐ１領域７による接合
部分（発光部ｂ）で発光し、レーザ光が紙面と垂直な方
向に取り出される、。
になるように電圧を印加して電流を注入すると、Ｇ ａ
ｘ２１ ｎｌ−ｙ２Ａ ５Ｖ２Ｐ １−Ｙ２からなる活
性ｒＦｉ５ （１） Ｚ ｎ拡散ｐ１領域７による接合
部分（発光部ｂ）で発光し、レーザ光が紙面と垂直な方
向に取り出される、。
乙の半導体レーザでは、活性層３と活性層５の組成が違
うため、それぞれ異なった波長でレーザ発振する１、シ
たがって、１個の半導体レーザチップで２つの波長のレ
ーザ光が得られる。
うため、それぞれ異なった波長でレーザ発振する１、シ
たがって、１個の半導体レーザチップで２つの波長のレ
ーザ光が得られる。
上記のような従来の半導体レーザば、２つの波長のし・
−ヂ光の発光部ａ、ｂの位置が異なっているため、外部
の光ファイバ等に光を結合させるためにＹ字状の光結合
器などを使用しなければならず、結合効率も低いという
問題点があった。
−ヂ光の発光部ａ、ｂの位置が異なっているため、外部
の光ファイバ等に光を結合させるためにＹ字状の光結合
器などを使用しなければならず、結合効率も低いという
問題点があった。
乙の発明は、かかる問題点を解決するためになされたｔ
）ので、外部の光フ・ｒイバ等との結合が容易であり、
いずれの波長に対しても高い結合効率を実現できる多波
長発振型の半導体レーザおよびそのイリご相方法を７１
４ことを目的とする。
）ので、外部の光フ・ｒイバ等との結合が容易であり、
いずれの波長に対しても高い結合効率を実現できる多波
長発振型の半導体レーザおよびそのイリご相方法を７１
４ことを目的とする。
〔問題点を解決ずろための手段］
乙の発明に係る半導体レーザは、単一共振器内にお０る
レーザ光の伝搬方向に界面間にバリア層を介して積層さ
れたエネルギー準位の構造の異なる複数個の量子井戸活
性層と、共振器の少なくとも一方の反射器としての回折
格子とを備えるとともに、量子井戸活性層および回折格
子のそれぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成とし
たものである。
レーザ光の伝搬方向に界面間にバリア層を介して積層さ
れたエネルギー準位の構造の異なる複数個の量子井戸活
性層と、共振器の少なくとも一方の反射器としての回折
格子とを備えるとともに、量子井戸活性層および回折格
子のそれぞれに独立に電流の注入が可能な電極構成とし
たものである。
また、乙の発明に係る半導体し・−ザの使用方法は、単
一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリ
ア層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一力の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成とした半導体レーザの量子井戸活性層の
少なくとも１つに、レーザ発振が起こるしきい値未満の
電流を注入しておき、外部から共振器の一端面を介して
光を入射結合させ、回折格子のブラッグ反射条件を満た
す波長のレーザ光を出射させるものである。。
一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリ
ア層を介して積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一力の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成とした半導体レーザの量子井戸活性層の
少なくとも１つに、レーザ発振が起こるしきい値未満の
電流を注入しておき、外部から共振器の一端面を介して
光を入射結合させ、回折格子のブラッグ反射条件を満た
す波長のレーザ光を出射させるものである。。
〔作用］
乙の発明の）ぜ導体レーザにおいては、電流を注入ずろ
と量子井戸活性層毎に固有の波長で発光し、回折格子の
ブラッグ反射条ｅ１を満たす波長の光のみでレーザ発振
ずろが、回折格子に注入する電流ザ、を変化させると、
屈折率の変化に伴ってブラッグ反射条件も変化し、異な
った波長でレーザ発振ずろ。
と量子井戸活性層毎に固有の波長で発光し、回折格子の
ブラッグ反射条ｅ１を満たす波長の光のみでレーザ発振
ずろが、回折格子に注入する電流ザ、を変化させると、
屈折率の変化に伴ってブラッグ反射条件も変化し、異な
った波長でレーザ発振ずろ。
また、乙の発明の半導体レーザの使用方法においては、
共振器の一端面を介して入射結合させる光のうら、回折
格子のブラッグ反射条件を満たす波長の光のｈがレーザ
光として出射されろ。
共振器の一端面を介して入射結合させる光のうら、回折
格子のブラッグ反射条件を満たす波長の光のｈがレーザ
光として出射されろ。
〔実施例２１
第１図は乙の発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す共振器方向の断面図である この図において、 ’Ｉ １１’、ｉ ｎ ”−Ｇ ａ
Ａ ｓからなる基板、１２はｎ−Ａ ｌ ｚｃｘ ａＩ
−、、Ａ、 ｓからなル’ｌう・ソＦ層、１３はｎ −
Ａ Ｉ 、、Ｇ Ｊ、−ｙ Ａ ｓからなる光導波路層
、＋４ａ、１ｄｌ）はＡ ｌ ｘＧ ａ、 、Ａ、ｓか
らなる量子井戸活性層で、それぞれの厚さばＬ Ｚ ｌ
ｌ Ｌ ２□となっている（＋’−１＜ Ｌ −２）
ッ１５はＡ、 ｌ 、Ｇ ａｌ、Ａ、 ｓからなるバ
リア層、１６はｐ −Ａ ｅ ｙＧ ａｌ−ｙＡ ｓか
らなる光導波路層、１７はｐ Ａ ｌ ｚＧ ａｌ−
、Ａ Ｓからなるクラッド層、１８はｐ＋−ＧａＡｓか
らなるコンタク１一層、１９は前記クラッド層１２の一
部に形成された回折格子、２０はｎ−電極、２１ａ。
す共振器方向の断面図である この図において、 ’Ｉ １１’、ｉ ｎ ”−Ｇ ａ
Ａ ｓからなる基板、１２はｎ−Ａ ｌ ｚｃｘ ａＩ
−、、Ａ、 ｓからなル’ｌう・ソＦ層、１３はｎ −
Ａ Ｉ 、、Ｇ Ｊ、−ｙ Ａ ｓからなる光導波路層
、＋４ａ、１ｄｌ）はＡ ｌ ｘＧ ａ、 、Ａ、ｓか
らなる量子井戸活性層で、それぞれの厚さばＬ Ｚ ｌ
ｌ Ｌ ２□となっている（＋’−１＜ Ｌ −２）
ッ１５はＡ、 ｌ 、Ｇ ａｌ、Ａ、 ｓからなるバ
リア層、１６はｐ −Ａ ｅ ｙＧ ａｌ−ｙＡ ｓか
らなる光導波路層、１７はｐ Ａ ｌ ｚＧ ａｌ−
、Ａ Ｓからなるクラッド層、１８はｐ＋−ＧａＡｓか
らなるコンタク１一層、１９は前記クラッド層１２の一
部に形成された回折格子、２０はｎ−電極、２１ａ。
２１ｂｌｔｐ−電極である。ただし、ｚ （ｙ （ｚで
ある。
ある。
次に動作原理について説明する。
薄い半導体層を禁制帯幅の大きい半導体バリア層で挾ん
だ場合、この薄い半導体層は第２図に示すようなポテン
シャルの井戸を形成する。乙の図１ζおいて、２２は価
電子帯、２３は伝導帯を示す１そして、乙の井戸に閉じ
込められた電子＠（または正孔○）の固有エネルギーＥ
、（伝導帯の底から測った場合）はＳ ｃｈｒＯｄｉｎ
ｇｅ’ｒ方程式よりＥ、−一工ｔ（’ ） ｎ ２ｎ
＝ Ｌ２，３．、、、 （１，１２ｍ、 Ｌ２ となり、離散的なエネルギー準位を形成する。ここで、
Ｍ−は電子の有効質量、イはブランク定数りを２πで割
ったもの（いわゆるディラックのｈ）！１．７は量子井
戸層の厚さである。
だ場合、この薄い半導体層は第２図に示すようなポテン
シャルの井戸を形成する。乙の図１ζおいて、２２は価
電子帯、２３は伝導帯を示す１そして、乙の井戸に閉じ
込められた電子＠（または正孔○）の固有エネルギーＥ
、（伝導帯の底から測った場合）はＳ ｃｈｒＯｄｉｎ
ｇｅ’ｒ方程式よりＥ、−一工ｔ（’ ） ｎ ２ｎ
＝ Ｌ２，３．、、、 （１，１２ｍ、 Ｌ２ となり、離散的なエネルギー準位を形成する。ここで、
Ｍ−は電子の有効質量、イはブランク定数りを２πで割
ったもの（いわゆるディラックのｈ）！１．７は量子井
戸層の厚さである。
乙のよう【こ電子は量子化されたエネルギーＥ、ｌを持
ち、その状態密度ρ（Ｅ）ば第３図に示すように、バル
ク結晶では破線で示すような放物線型であ−、たものが
、量子井戸中では実線で示すように階段型となる。
ち、その状態密度ρ（Ｅ）ば第３図に示すように、バル
ク結晶では破線で示すような放物線型であ−、たものが
、量子井戸中では実線で示すように階段型となる。
したがって、量子井戸層を活性層と１７、両側を禁制帯
幅の大きいｐ型半導体層、ｎ型半導体層とすると、キャ
リア（電子および正孔）と光を閉じ込めることができ、
量子井戸層を活性層とする量子井戸型の半導体レーザを
構成することができる。
幅の大きいｐ型半導体層、ｎ型半導体層とすると、キャ
リア（電子および正孔）と光を閉じ込めることができ、
量子井戸層を活性層とする量子井戸型の半導体レーザを
構成することができる。
乙のようにしてＭ成された量子井戸型の半導体レーザの
、ｎ−１のエネルギー準位におけるエネルギー差は、そ
の活性層の禁制帯幅が同ｊ′／組成材料で作られていれ
ば、伝導帯の底と価電子帯の天井のエイ、ルギー差で発
振する通當のダブルへテロ接合型半導体Ｌ−−−ザに比
べて大きく、より短波長で発振する。
、ｎ−１のエネルギー準位におけるエネルギー差は、そ
の活性層の禁制帯幅が同ｊ′／組成材料で作られていれ
ば、伝導帯の底と価電子帯の天井のエイ、ルギー差で発
振する通當のダブルへテロ接合型半導体Ｌ−−−ザに比
べて大きく、より短波長で発振する。
また、量子井戸型の半導体レーザでは、エネルギー準位
が離散的であるため、そのスベクＩ−ル線Ｍも狭く煙色
性の良いレーザ光が得られる。
が離散的であるため、そのスベクＩ−ル線Ｍも狭く煙色
性の良いレーザ光が得られる。
また、第（１）式から明らかなように、同じ組成。
材料で作られていても、量子井戸層の厚さを、例えば第
４図に示ずようにＬ ２１ ｐ Ｌ ２２と変えること
により、エネルギー準位を変えることができ、発光波長
を変えることができろ。
４図に示ずようにＬ ２１ ｐ Ｌ ２２と変えること
により、エネルギー準位を変えることができ、発光波長
を変えることができろ。
次に、この発明の半導体レーザの動作について第１図を
用いて説明する。。
用いて説明する。。
バリア層１５を挾む量子井戸活性層１４ａ。
１４ｂは、同じ組成材料のＡＪ、Ｇａ、−ｖＡｓで作ら
れているが、厚さが異なっているため、量子井戸活性層
１４ａと量子井戸活性層１４ｂでは、第（１）式から明
らかなように、離散的なエネルギー準位も変化し、厚さ
が大きい量子井戸活性層１４ｂの方で伝導帯２３の底か
ら測ったエネルギーが小さくなっている。
れているが、厚さが異なっているため、量子井戸活性層
１４ａと量子井戸活性層１４ｂでは、第（１）式から明
らかなように、離散的なエネルギー準位も変化し、厚さ
が大きい量子井戸活性層１４ｂの方で伝導帯２３の底か
ら測ったエネルギーが小さくなっている。
したがって、量子井戸活性層１４ａ、１４ｂＱ）厚さＬ
２１． ＴＪ ２２の値を適当に（Ｌ２１＜ ｌ−２
２）設計すると、量子井戸活性層ｉ ４ｂ （７） ｎ
＝ ’、１とｎ＝２のエネルギー準位の間に量子井戸
活性層１４ ａ Ｏ）ｎ−１のエネルギー準位を設定す
ることができる。
２１． ＴＪ ２２の値を適当に（Ｌ２１＜ ｌ−２
２）設計すると、量子井戸活性層ｉ ４ｂ （７） ｎ
＝ ’、１とｎ＝２のエネルギー準位の間に量子井戸
活性層１４ ａ Ｏ）ｎ−１のエネルギー準位を設定す
ることができる。
このような量子井戸活性Ｈ１４ａ、１４ｂを持つ半導体
レーザでは、これらのエネルギー準位間で異なるエネル
ギー差を持つため、いくつかの波長で発光させることが
可能であり、なんらかの波長を選択する機能があれば、
これらのうちの特定のエネルギー準位間に対応する波長
でレーザ発振を起こさせることができる。
レーザでは、これらのエネルギー準位間で異なるエネル
ギー差を持つため、いくつかの波長で発光させることが
可能であり、なんらかの波長を選択する機能があれば、
これらのうちの特定のエネルギー準位間に対応する波長
でレーザ発振を起こさせることができる。
この発明の半導体レーザは、第１図に示したように、共
振器の一方の反射器として、ｎ Ａ ｌ ｙＧａ、−
ｙＡｓからなる光導波路層１３と、ｎ−Ａ１２Ｇ ａ、
−、Ａ ｓからなるクラッド層１２の界面の一部に共振
器の一方の反射器としての回折格子１９が設けられてい
るため、この回折格子１９のブラッグ反射条件を満たす
波長に対応する特定のエネルギー準位の光でレーザ発振
する（なお、もう−力の共振器の反射器は何間等で形成
されている。第１図では左側の側面の部分である。）。
振器の一方の反射器として、ｎ Ａ ｌ ｙＧａ、−
ｙＡｓからなる光導波路層１３と、ｎ−Ａ１２Ｇ ａ、
−、Ａ ｓからなるクラッド層１２の界面の一部に共振
器の一方の反射器としての回折格子１９が設けられてい
るため、この回折格子１９のブラッグ反射条件を満たす
波長に対応する特定のエネルギー準位の光でレーザ発振
する（なお、もう−力の共振器の反射器は何間等で形成
されている。第１図では左側の側面の部分である。）。
そ１ノで、この回折格子１９にｐ−電極２１ｂとｎ−電
極２０間で電流を注入すると、注入キャリ（Ｊｌ） ア数（電流量）に応じて先導波路層１３，１６の屈折率
が変わることにより、光にとっては実効的に回折格子１
９の周期長が変わることになる。
極２０間で電流を注入すると、注入キャリ（Ｊｌ） ア数（電流量）に応じて先導波路層１３，１６の屈折率
が変わることにより、光にとっては実効的に回折格子１
９の周期長が変わることになる。
すなわち、量子井戸活性層１４ａ、１４ｂにｐ−電極２
１ａとｎ−電極２０間で電流を注入すると、前述したよ
うに量子井戸活性層１４ａ、１４ｂがもつエネルギー準
位のうち、回折格子１９０）ブラッグ反射条件を満たす
波長に相当する特定のエネルギー準位の光てレーザ発振
が生じるが、回折格子１９への注入電流を変える乙とに
よって異なったエネルギー準位でレーザ発振を起こさせ
ることができるので、それぞれのエネルギー準位に相当
する異なった波長のレーザ光を得る乙とができる。
１ａとｎ−電極２０間で電流を注入すると、前述したよ
うに量子井戸活性層１４ａ、１４ｂがもつエネルギー準
位のうち、回折格子１９０）ブラッグ反射条件を満たす
波長に相当する特定のエネルギー準位の光てレーザ発振
が生じるが、回折格子１９への注入電流を変える乙とに
よって異なったエネルギー準位でレーザ発振を起こさせ
ることができるので、それぞれのエネルギー準位に相当
する異なった波長のレーザ光を得る乙とができる。
なお、上記実施例では量子井戸活性層１４ａ。
１４ｂを回折格子１９−ヒには形成していないが、第５
図に示すように回折格子１９−ヒにも量子井戸活性層１
４ａ、１４ｂを形成してもなんらの問題も生じない。
図に示すように回折格子１９−ヒにも量子井戸活性層１
４ａ、１４ｂを形成してもなんらの問題も生じない。
また、上記実施例では量子井戸間のエネルギー準位を俊
えるために量子井戸層の厚みを変えた場合について説明
したが、第６図に示すように、量子井戸層の厚み６！変
えずに（Ｌ ２ｔ ＝ Ｔ−２□）、例えばＡ Ｉ Ｘ
Ｇ ａ、−ｙＡ ｓにおける組成比Ｘを変えた量子井戸
活性層２４ａ、２４ｂを用いても同様の効果な秦ずろ、
。
えるために量子井戸層の厚みを変えた場合について説明
したが、第６図に示すように、量子井戸層の厚み６！変
えずに（Ｌ ２ｔ ＝ Ｔ−２□）、例えばＡ Ｉ Ｘ
Ｇ ａ、−ｙＡ ｓにおける組成比Ｘを変えた量子井戸
活性層２４ａ、２４ｂを用いても同様の効果な秦ずろ、
。
また、−上記実施例では異なるエネルギー準位をもつ量
子井戸活性層−１４ａ、１４ｂまたは２４ａ。
子井戸活性層−１４ａ、１４ｂまたは２４ａ。
２４ｂの数が２つの場合について説明したが、乙の発明
はこ１１に固定されるものでなく、異なるエネルギー準
位をもつ量子井戸活性層を３っ以ヒ設けても１いほか、
量子井戸のノＶさの異なるものと月利組成の異なるもの
とをそれぞれ組み合わせても才い。
はこ１１に固定されるものでなく、異なるエネルギー準
位をもつ量子井戸活性層を３っ以ヒ設けても１いほか、
量子井戸のノＶさの異なるものと月利組成の異なるもの
とをそれぞれ組み合わせても才い。
また、上記実施例ではＧａＡ、ｓ系の半導体レーザにつ
いて説明したが、ＩｎＰ 系や池の材料系のものについ
ても同様である乙とはいうまでもない。
いて説明したが、ＩｎＰ 系や池の材料系のものについ
ても同様である乙とはいうまでもない。
また、この発明の半導体レーザの特殊な使用方法として
、異なる発光波長を持つ複数の量子井戸活性層１４ａ、
１４ｂの少なくとも一方、あるいは量子井戸活性層２４
ａ、２ｄｂの少なくとも一方に、レーザ発振を起こすし
きい値近傍まで順バイアスしておき、共振器端面を複数
の波長の混った光を外部から入射結合させれば、ブラッ
グ反射条件を満たす特定の波長の光のみを選択的に増幅
してレーザ光と（７て取り出す乙とがｉ■能であり、こ
のように１史用することによって光によるスイッチング
、直接的な増幅等を行う乙とができる。
、異なる発光波長を持つ複数の量子井戸活性層１４ａ、
１４ｂの少なくとも一方、あるいは量子井戸活性層２４
ａ、２ｄｂの少なくとも一方に、レーザ発振を起こすし
きい値近傍まで順バイアスしておき、共振器端面を複数
の波長の混った光を外部から入射結合させれば、ブラッ
グ反射条件を満たす特定の波長の光のみを選択的に増幅
してレーザ光と（７て取り出す乙とがｉ■能であり、こ
のように１史用することによって光によるスイッチング
、直接的な増幅等を行う乙とができる。
この発明の半導体し・−ザは以上説明したとおり、単一
共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア
層を介（）て積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成としたので、回折格子に注入する電流量
を制御するだけで、波長の異なるＬ−−−ヂ光を１個の
半導体レーザの１点から得ることができ、安価で精度よ
く外部の光ツーｊ・イバ等に接続できるという効果（］
４） がある。
共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面間にバリア
層を介（）て積層されたエネルギー準位の構造の異なる
複数個の量子井戸活性層と、共振器の少なくとも一方の
反射器としての回折格子とを備えるとともに、量子井戸
活性層および回折格子のそれぞれに独立に電流の注入が
可能な電極構成としたので、回折格子に注入する電流量
を制御するだけで、波長の異なるＬ−−−ヂ光を１個の
半導体レーザの１点から得ることができ、安価で精度よ
く外部の光ツーｊ・イバ等に接続できるという効果（］
４） がある。
また、乙の発明の半導体レーザの使用方法は以−し説明
したとおり、単一共振器内におけるレーザ光の伝搬り向
に界面間にバリア層を介しぞ積層されたエネルギー準位
の構造の異なる？ｊ！数個の量子井戸活性層と、共振器
の少なくとも一方の反射器と１７での回折格子とを備え
るとともに、量子井戸活性層および回折格子のそれぞれ
に独立に電流の注入が０］能な電極構成とした半導体レ
ーザの量子井戸活性層の少なくとも１つに、し・−ザ発
振が起こるしきい値未満の電流を注入しておき、外部か
ら共振器の一端面を介して光を入射結合させ、回折格子
のブラッグ反射条件を満たす波長のレーザ光を出射させ
るので、多波長発振型の半導体レーザの光によるスイ・
ソチングが可能になるほか、光増幅器、センサ等として
広い範囲に応用することができるという効果がある。
したとおり、単一共振器内におけるレーザ光の伝搬り向
に界面間にバリア層を介しぞ積層されたエネルギー準位
の構造の異なる？ｊ！数個の量子井戸活性層と、共振器
の少なくとも一方の反射器と１７での回折格子とを備え
るとともに、量子井戸活性層および回折格子のそれぞれ
に独立に電流の注入が０］能な電極構成とした半導体レ
ーザの量子井戸活性層の少なくとも１つに、し・−ザ発
振が起こるしきい値未満の電流を注入しておき、外部か
ら共振器の一端面を介して光を入射結合させ、回折格子
のブラッグ反射条件を満たす波長のレーザ光を出射させ
るので、多波長発振型の半導体レーザの光によるスイ・
ソチングが可能になるほか、光増幅器、センサ等として
広い範囲に応用することができるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す共振器方向の断面図、第２図は量子井（］５） 炉構造を説明するための図、第３図は量子井戸の状態密
度とエネルギー準位の関係を示す図、第４図は量子井戸
層の厚さとエネルギー準位の関係を説明するための図、
第５図はこの発明の半導体レーザの他の実施例の構成を
示す共振器り向の断面図、第６図は量子井戸層の組成、
材料とエネルギー準位の関係を説明するための図、第７
図は従来の多波長発振型の半導体レーザの構造を示す図
である。 図において、１１は基板、１２，１７はクララＦ Ｉｆ
Ｊ、１３，１６は光導波ＭＩＧ層、１４ａ、１４ｂ。 ２４ａ、２４ｂは量子井戸活性層、１５はバリア層、１
９ば回折格子、２０はｎ−電極、２１ａ。 ２１ｂはｐ−電極、２２（ま価電子帯、２３（ま伝導帯
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 第２図 第３図 一状劾、各奏ρ（Ｅ） 第４図 １４ａ １５ １４ｂ 第５図 ２４ａ ２４ｂ １２１：１２２ 第７図
す共振器方向の断面図、第２図は量子井（］５） 炉構造を説明するための図、第３図は量子井戸の状態密
度とエネルギー準位の関係を示す図、第４図は量子井戸
層の厚さとエネルギー準位の関係を説明するための図、
第５図はこの発明の半導体レーザの他の実施例の構成を
示す共振器り向の断面図、第６図は量子井戸層の組成、
材料とエネルギー準位の関係を説明するための図、第７
図は従来の多波長発振型の半導体レーザの構造を示す図
である。 図において、１１は基板、１２，１７はクララＦ Ｉｆ
Ｊ、１３，１６は光導波ＭＩＧ層、１４ａ、１４ｂ。 ２４ａ、２４ｂは量子井戸活性層、１５はバリア層、１
９ば回折格子、２０はｎ−電極、２１ａ。 ２１ｂはｐ−電極、２２（ま価電子帯、２３（ま伝導帯
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 第２図 第３図 一状劾、各奏ρ（Ｅ） 第４図 １４ａ １５ １４ｂ 第５図 ２４ａ ２４ｂ １２１：１２２ 第７図
Claims (4)
- （１）単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面
間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位の構造
の異なる複数個の量子井戸活性層と、前記共振器の少な
くとも一方の反射器としての回折格子とを備えるととも
に、前記量子井戸活性層および前記回折格子のそれぞれ
に独立に電流の注入が可能な電極構成としたことを特徴
とする半導体レーザ。 - （２）複数個の量子井戸活性層のそれぞれは、同じ組成
の材料から構成され、層厚のみが異なるものであること
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）複数個の量子井戸活性層のそれぞれは、同じ層厚
で、組成が異なる材料から構成されたものであることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半導体レー
ザ。 - （４）単一共振器内におけるレーザ光の伝搬方向に界面
間にバリア層を介して積層されたエネルギー準位の構造
の異なる複数個の量子井戸活性層と、前記共振器の少な
くとも一方の反射器としての回折格子とを備えるととも
に、前記量子井戸活性層および前記回折格子のそれぞれ
に独立に電流の注入が可能な電極構成とした半導体レー
ザの前記量子井戸活性層の少なくとも１つに、レーザ発
振が起こるしきい値未満の電流を注入しておき、外部か
ら共振器の一端面を介して光を入射結合させ、前記回折
格子のブラッグ反射条件を満たす波長のレーザ光を出射
させることを特徴とする半導体レーザの使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112922A JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112922A JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63278291A true JPS63278291A (ja) | 1988-11-15 |
| JP2529260B2 JP2529260B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=14598844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62112922A Expired - Fee Related JP2529260B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2529260B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04211220A (ja) * | 1989-12-12 | 1992-08-03 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光フィルタ |
| FR2706091A1 (fr) * | 1993-06-04 | 1994-12-09 | Thomson Csf | Laser semiconducteur bicolore. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311590A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JPS57190384A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Toshiba Corp | Wavelength sweeping laser |
| JPS59106171A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62112922A patent/JP2529260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311590A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JPS57190384A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Toshiba Corp | Wavelength sweeping laser |
| JPS59106171A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04211220A (ja) * | 1989-12-12 | 1992-08-03 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光フィルタ |
| FR2706091A1 (fr) * | 1993-06-04 | 1994-12-09 | Thomson Csf | Laser semiconducteur bicolore. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2529260B2 (ja) | 1996-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4757510A (en) | Semiconductor laser device | |
| TW202119719A (zh) | 具混合光柵結構的面射型雷射元件與製法 | |
| US5311534A (en) | Semiconductor laser devices | |
| JPH11284282A (ja) | 短波長発光素子 | |
| JPH0236585A (ja) | 量子井戸構造及び量子井戸構造を用いた半導体素子 | |
| JP3281666B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| GB2033648A (en) | Semi-conductor light amplifier | |
| US4636821A (en) | Surface-emitting semiconductor elements | |
| US4653059A (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
| JP2004266095A (ja) | 半導体光増幅器 | |
| US4912533A (en) | End face light emitting element | |
| JP3354106B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPS63278291A (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JP5945213B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH09260766A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH05145169A (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置 | |
| JP2526898B2 (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JP2000244059A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH01179488A (ja) | 光増幅器 | |
| JPS63213383A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPS6184891A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JPS63276289A (ja) | 半導体レ−ザおよびその使用方法 | |
| JPS61114588A (ja) | 光双安定集積素子 | |
| JPH09283850A (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH04291780A (ja) | 半導体発光装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |