JPS6347278B2 - - Google Patents
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- JPS6347278B2 JPS6347278B2 JP8882082A JP8882082A JPS6347278B2 JP S6347278 B2 JPS6347278 B2 JP S6347278B2 JP 8882082 A JP8882082 A JP 8882082A JP 8882082 A JP8882082 A JP 8882082A JP S6347278 B2 JPS6347278 B2 JP S6347278B2
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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
- H01S5/10—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
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of 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
- H01S5/10—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
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] 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
- H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、発振特性を改改良した新しい構造の
半導体レーザ装置に関する。
半導体レーザ装置に関する。
近年、光通信や光情報処理技術等の発展に伴
い、これらの分野に用いられる半導体レーザに
は、高度な性能が要求されるようになつている。
特に、単一の発振周波数（波長）で発振し、かつ
その発振波長を所定波長に設定することが可能な
レーザが要求されている。
い、これらの分野に用いられる半導体レーザに
は、高度な性能が要求されるようになつている。
特に、単一の発振周波数（波長）で発振し、かつ
その発振波長を所定波長に設定することが可能な
レーザが要求されている。
現在実用化されている半導体レーザは、ヘキ開
面を反射鏡として用いる所謂フアブリ・ペロータ
イプ（Ｆ−Ｐ）のものであるため、特に発振波長
を所望波長に設定することが非常に困難である。
これは、レーザ発振に必要なフイードバツク（帰
還）を生じさせる反射鏡の反射率に波長依存性が
ないためである。
面を反射鏡として用いる所謂フアブリ・ペロータ
イプ（Ｆ−Ｐ）のものであるため、特に発振波長
を所望波長に設定することが非常に困難である。
これは、レーザ発振に必要なフイードバツク（帰
還）を生じさせる反射鏡の反射率に波長依存性が
ないためである。
そこで最近、ヘキ開面を利用せずに結晶表面に
周期的凹凸（回折格子）を形成し、これを反射鏡
として利用することにより発振波長の単一化をは
かつた、所謂分布帰還（DFB）レーザや分布ブ
ラツグ反射鏡（DBR）レーザ等が開発されるに
至つている。しかしながら、この種のレーザにあ
つてはＦ−Ｐレーザに比してしきい値が高いと云
う問題があつた。
周期的凹凸（回折格子）を形成し、これを反射鏡
として利用することにより発振波長の単一化をは
かつた、所謂分布帰還（DFB）レーザや分布ブ
ラツグ反射鏡（DBR）レーザ等が開発されるに
至つている。しかしながら、この種のレーザにあ
つてはＦ−Ｐレーザに比してしきい値が高いと云
う問題があつた。
本発明の目的は、しきい値を高くすることな
く、発振波長を所望波長に設定することのできる
半導体レーザ装置を提供することにある。
く、発振波長を所望波長に設定することのできる
半導体レーザ装置を提供することにある。
本発明の骨子は、ヘキ開面等による対向する一
対の反射鏡を有した第１の導波路によりレーザ発
振のしきい値を決定すると共に、周期的凹凸から
なる回折格子を有した第２の導波路により発振波
長を決定することにある。
対の反射鏡を有した第１の導波路によりレーザ発
振のしきい値を決定すると共に、周期的凹凸から
なる回折格子を有した第２の導波路により発振波
長を決定することにある。
すなわち本発明は、電流励起によつてレーザ発
振する半導体レーザにおいて、両端に一対の略対
向する鏡面を有し電流注入される帯状の第１の導
波路領域と、この第１の導波路領域に光結合さ
れ、表面或いは電流注入により発光する層の近傍
に回折格子を有し電流注入される帯状の第２の導
波路領域とを設けたものである。
振する半導体レーザにおいて、両端に一対の略対
向する鏡面を有し電流注入される帯状の第１の導
波路領域と、この第１の導波路領域に光結合さ
れ、表面或いは電流注入により発光する層の近傍
に回折格子を有し電流注入される帯状の第２の導
波路領域とを設けたものである。
以下、第１図を参照して本発明の原理を説明す
る。第１の光導波路１の両端にはヘキ開等による
反射鏡２，３が形成され、第２の光導波路４の表
面には周期的凹凸（回折格子）５形成され、これ
らの導波路１，４は分岐点６で電磁光学的に結合
されている。また、第１および第２の導波路１，
４には電流注入が行なわれ、内部に設けられたＰ
―Ｎ接合で発光し、その注入発光により誘導放出
が生じるものとなつている。このような形式にお
いてレーザ発振は、反射鏡２，３と反射鏡２およ
び回折格子５からなる分布反射鏡との２組の共振
器の組み合せで生じる。これは、１種の複合共振
器であり、まずレーザ発振はしきい値の低い反射
鏡２，３の共振器で生じることが予想されるが、
その場合一部の光は分岐点６を介して、分布反射
鏡へ導かれる。回折格子５の周期Λ、回折格子の
付いた部分の等価屈折率をｎとすると λL＝１／ｍ（2nΛ） ……(1) で与えられる波長λLの光が分布反射鏡で強く反射
される。ここで、ｍは正の整数である。そのた
め、分布反射鏡からの反射光の波長はλLのみであ
り、従つてその成分が第１の導波路１へ注入され
ることになり、第１の導波路１の発振波長もλLの
みで生じることになり、単一波長で、なおかつ回
折格子５の周期Λで決まる波長で発振することに
なる。
る。第１の光導波路１の両端にはヘキ開等による
反射鏡２，３が形成され、第２の光導波路４の表
面には周期的凹凸（回折格子）５形成され、これ
らの導波路１，４は分岐点６で電磁光学的に結合
されている。また、第１および第２の導波路１，
４には電流注入が行なわれ、内部に設けられたＰ
―Ｎ接合で発光し、その注入発光により誘導放出
が生じるものとなつている。このような形式にお
いてレーザ発振は、反射鏡２，３と反射鏡２およ
び回折格子５からなる分布反射鏡との２組の共振
器の組み合せで生じる。これは、１種の複合共振
器であり、まずレーザ発振はしきい値の低い反射
鏡２，３の共振器で生じることが予想されるが、
その場合一部の光は分岐点６を介して、分布反射
鏡へ導かれる。回折格子５の周期Λ、回折格子の
付いた部分の等価屈折率をｎとすると λL＝１／ｍ（2nΛ） ……(1) で与えられる波長λLの光が分布反射鏡で強く反射
される。ここで、ｍは正の整数である。そのた
め、分布反射鏡からの反射光の波長はλLのみであ
り、従つてその成分が第１の導波路１へ注入され
ることになり、第１の導波路１の発振波長もλLの
みで生じることになり、単一波長で、なおかつ回
折格子５の周期Λで決まる波長で発振することに
なる。
本発明によれば、発振のしきい値は主として第
１の導波路で決まり第２の導波路からの反射光に
よつて発振波長が決まるため、従来のレーザに比
して略同一のしきい値レベルで単一波長発振を行
うことが可能になる。したがつて、光通信や光情
報処理技術等の分野において極めて有用性が高
く、さらに従来の半導体レーザの適用範囲を大幅
に広げることができる。
１の導波路で決まり第２の導波路からの反射光に
よつて発振波長が決まるため、従来のレーザに比
して略同一のしきい値レベルで単一波長発振を行
うことが可能になる。したがつて、光通信や光情
報処理技術等の分野において極めて有用性が高
く、さらに従来の半導体レーザの適用範囲を大幅
に広げることができる。
第２図ａ〜ｄは本発明の一実施例に係わる半導
体レーザ装置の概略構成を示すもので第２図ａは
平面図、第２図ｂは同図ａの矢視Ａ−Ａ断面図、
第２図ｃは同図ａの矢視Ｂ−Ｂ断面図、第２図ｄ
は同図ａの矢視Ｃ−Ｃ断面図である。Ｎ―InP基
板１１上の一部に、所望の発振波長λLとλL＝2nΛ
の関係で結ばれた周期Λの回折格子１２を、２光
束干渉法或いは化学的エツチング法により形成し
たのち、液相成長法により基板１１上にＮ―In0.
83Ga0.17As0.36P0.64層１３（光導波路層）、Ｎ―
In0.74Ga0.26As0.55P0.45層１４（活性層）およびＰ
―InP層１５（クラツド層）を順次成長形成す
る。その後、ホトリングラフイ技術および化学エ
ツチングにより光導波路形成のため、メサ部１
６，１７を形成する。ここで、メサ部１６の内部
に第１の導波路領域が形成され、メサ部１７の内
部に第２の導波路領域が形成される。次いで、２
度目の液相成長を行い、メサ部１６，１７を取り
囲むようにInP層１８（高抵抗埋め込み層）を形
成する。その後、メサ部１６，１７の導波路領域
のみに電流注入が可能となるように適当な絶縁膜
１９、例えばスパツタによるSiO2膜を形成し、
続いて電極２０，２１を真空蒸着する。その後、
ヘキ開等によりメサ部１６の両端に反射鏡を形成
して半導体レーザ装置を形成した。
体レーザ装置の概略構成を示すもので第２図ａは
平面図、第２図ｂは同図ａの矢視Ａ−Ａ断面図、
第２図ｃは同図ａの矢視Ｂ−Ｂ断面図、第２図ｄ
は同図ａの矢視Ｃ−Ｃ断面図である。Ｎ―InP基
板１１上の一部に、所望の発振波長λLとλL＝2nΛ
の関係で結ばれた周期Λの回折格子１２を、２光
束干渉法或いは化学的エツチング法により形成し
たのち、液相成長法により基板１１上にＮ―In0.
83Ga0.17As0.36P0.64層１３（光導波路層）、Ｎ―
In0.74Ga0.26As0.55P0.45層１４（活性層）およびＰ
―InP層１５（クラツド層）を順次成長形成す
る。その後、ホトリングラフイ技術および化学エ
ツチングにより光導波路形成のため、メサ部１
６，１７を形成する。ここで、メサ部１６の内部
に第１の導波路領域が形成され、メサ部１７の内
部に第２の導波路領域が形成される。次いで、２
度目の液相成長を行い、メサ部１６，１７を取り
囲むようにInP層１８（高抵抗埋め込み層）を形
成する。その後、メサ部１６，１７の導波路領域
のみに電流注入が可能となるように適当な絶縁膜
１９、例えばスパツタによるSiO2膜を形成し、
続いて電極２０，２１を真空蒸着する。その後、
ヘキ開等によりメサ部１６の両端に反射鏡を形成
して半導体レーザ装置を形成した。
かくして得られた半導体レーザ装置は、期待さ
れるように低しきい値（〜1.5kA／cm2）で発振
し、かつ発振波長1.295〔μm〕で単一発振をし、
回折格子の周期から期待されるのと略一致した発
振波長であつた。すなわち、抵しきい値で単一発
振波長で発振し、かつ発振波長を所望波長に設定
し得る半導体レーザ装置を実現することができ
た。
れるように低しきい値（〜1.5kA／cm2）で発振
し、かつ発振波長1.295〔μm〕で単一発振をし、
回折格子の周期から期待されるのと略一致した発
振波長であつた。すなわち、抵しきい値で単一発
振波長で発振し、かつ発振波長を所望波長に設定
し得る半導体レーザ装置を実現することができ
た。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、前記半
導体材料としてはInP―InGaAsP系に限るもので
はなく、GaAlAs―GaAs系を用いてもよい。ま
た、反射鏡の形成手法としては、ヘキ開の代りに
化学エツチング法や反応性イオンエツチング法等
による垂直エツチングを行うようにしてもよい。
また、第１の導波路領域と第２の導波路領域との
結合手段として、分岐の代りに第３図に示す如く
方向性結合を用いることも可能である。
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。例えば、前記半
導体材料としてはInP―InGaAsP系に限るもので
はなく、GaAlAs―GaAs系を用いてもよい。ま
た、反射鏡の形成手法としては、ヘキ開の代りに
化学エツチング法や反応性イオンエツチング法等
による垂直エツチングを行うようにしてもよい。
また、第１の導波路領域と第２の導波路領域との
結合手段として、分岐の代りに第３図に示す如く
方向性結合を用いることも可能である。
第１図は本発明の原理を説明するための模式
図、第２図ａ〜ｄはそれぞれ本発明の一実施例に
係わる半導体レーザ装置の概略構成を示すもので
第２図ａは平面図、第２図ｂは同図ａの矢視Ａ―
Ａ断面図、第２図ｃは同図ａの矢視Ｂ―Ｂ断面
図、第２図ｄは同図ａの矢視Ｃ―Ｃ断面図、第３
図は変形例を示す模式図である。 １…第１の導波路領域、２，３…反射鏡、４…
第２の導波路領域、５…周期的凹凸（回折格子）、
６…分岐点、１１…Ｎ―InP基板、１２…回折格
子、１３…Ｎ―In0.83Ga0.17As0.36P0.64層（光導波
層）、１４…Ｎ―In0.74Ga0.26As0.55P0.45層（活性
層）、１５…Ｐ―InP層（クラツド層）、１６，１
７…メサ部、１８…InP層（高抵抗埋め込み層）、
１９…絶縁膜、２０，２１…電極。
図、第２図ａ〜ｄはそれぞれ本発明の一実施例に
係わる半導体レーザ装置の概略構成を示すもので
第２図ａは平面図、第２図ｂは同図ａの矢視Ａ―
Ａ断面図、第２図ｃは同図ａの矢視Ｂ―Ｂ断面
図、第２図ｄは同図ａの矢視Ｃ―Ｃ断面図、第３
図は変形例を示す模式図である。 １…第１の導波路領域、２，３…反射鏡、４…
第２の導波路領域、５…周期的凹凸（回折格子）、
６…分岐点、１１…Ｎ―InP基板、１２…回折格
子、１３…Ｎ―In0.83Ga0.17As0.36P0.64層（光導波
層）、１４…Ｎ―In0.74Ga0.26As0.55P0.45層（活性
層）、１５…Ｐ―InP層（クラツド層）、１６，１
７…メサ部、１８…InP層（高抵抗埋め込み層）、
１９…絶縁膜、２０，２１…電極。
Claims (1)
- １ 電流励起によつてレーザ発振する半導体レー
ザ装置において、両端に一対の略対向する鏡面が
形成され、かつ電流が注入される帯状の第１の導
波路領域と、この第１の導波路領域に光結合さ
れ、表面或いは電流注入により発光する層の近傍
に回折格子が形成され、かつ電流が注入される帯
状の第２の導波路領域とを具備してなることを特
徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8882082A JPS58206183A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8882082A JPS58206183A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58206183A JPS58206183A (ja) | 1983-12-01 |
| JPS6347278B2 true JPS6347278B2 (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=13953554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8882082A Granted JPS58206183A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58206183A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61296787A (ja) * | 1985-06-25 | 1986-12-27 | Sharp Corp | 干渉型半導体レーザ装置 |
-
1982
- 1982-05-27 JP JP8882082A patent/JPS58206183A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58206183A (ja) | 1983-12-01 |
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