JPWO2014030361A1 - 面発光レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
a)第1屈折率を有し平面状に広がる領域を占める低屈折率層と、
b)前記低屈折率層の一方の面に接するように配置され、前記第1屈折率よりも大きい第2屈折率を有する材料からなり、該低屈折率層に直交する軸に対して90°の回転対称性を有する井桁状の2次元格子構造体と、
を有し、前記軸の方向に沿って入射される任意の偏光を有する光に対し、目的とする波長帯域に亘り反射率が所定以上であるように、前記第1屈折率、前記第2屈折率、前記低屈折率層の厚さ、前記2次元格子構造体の厚さ、該2次元格子構造体の格子のピッチ、及び格子幅を含むパラメータが調整されてなることを特徴としている。
半導体基板と、
該半導体基板上に形成された下部反射鏡、該下部反射鏡の上に配置された光を発生する活性層、及び該活性層の上に形成された上部反射鏡、からなる共振器と、
を備え、前記下部反射鏡又は前記上部反射鏡の少なくともいずれか一方として上記レーザ用反射鏡を用いたことを特徴としている。
少なくとも前記下部反射鏡として第1発明に係るレーザ用反射鏡が用いられ、該反射鏡に含まれる2次元格子構造体が、前記半導体基板上に形成されている一つの半導体層に形成されるとともに、該半導体層に光を導く光導波路が形成され、
当該レーザ装置で生成された光を前記光導波路を通して送出可能とする構成とすることができる。
以上の実測結果から、試作した偏光無依存HCGの反射率の偏光依存性は充分に小さいと結論付けることができる。これにより、1.55[μm]の波長帯において偏光無依存である広帯域高反射率特性を実現できることが確認できた。
図14はここで想定した偏光双安定面発光レーザの概略断面図である。この偏光双安定面発光レーザでは、下側反射鏡として上述したような偏光無依存HCGを用いる一方、上側反射鏡としてはDBRを用いている。図14には、図3、図4に示した構造における構成要素に相当する部分に同じ符号を付している。即ち、Si基板21と表面Si層23との間にSiO2層22が挿入された構造であるSOI基板20にあって、その表面Si層23に2次元格子構造体37つまり偏光無依存HCG及び光導波路24を形成し、その上にSiO2接合層31を介して活性領域(Active region)が配置されている。そして、その上にはHCGではなくDBRが配置されている。なお、SiO2接合層31と活性領域との間に配置されたDBRは、素子作製時に生じる活性領域の劣化を防止するためのものである。
これら結果から、ここで検討した光導波路結合型の偏光双安定面発光レーザでは、面直方向のレーザ出力と光導波路への出力と比は、光導波路の始点における共振モードの強度によって決まり、メサ部の端部と光導波路の始点の位置を1[μm]程度の精度で合わせることにより、1〜2%程度の光導波路への出力が得られることが確認できた。これによっても、上述したような偏光双安定面発光レーザを利用したデバイスでは、光導波路を通して充分に出力を伝播可能であることが分かる。
11…半導体基板
12…低屈折率層
13…2次元格子構造体
20…SOI基板
21…Si基板
22…SiO2層
23…表面Si層
24…光導波路
30…偏光双安定面発光レーザ
31…SiO2層
32…n−InP層
33…InP/InGaAsP層
34…p−InP層
35…p−InGaAsP層
36…空気層
37、38…2次元格子構造体
39…埋め込み部
40…p電極
41…n電極
a)第1屈折率を有し平面状に広がる領域を占める低屈折率層と、
b)前記低屈折率層の一方の面に接するように配置され、前記第1屈折率よりも大きい第2屈折率を有する材料からなり、該低屈折率層に直交する軸に対して90°の回転対称性を有する井桁状の2次元格子構造体と、
を有し、前記軸の方向に沿って入射される任意の偏光を有する光に対し、目的とする波長帯域に亘り反射率が所定以上であるように、前記第1屈折率、前記第2屈折率、前記低屈折率層の厚さ、前記2次元格子構造体の厚さ、該2次元格子構造体の格子のピッチ、及び格子幅を含むパラメータが調整されてなることを特徴としている。
半導体基板と、該半導体基板上に形成された下部反射鏡、該下部反射鏡の上に配置された光を発生する活性層、及び該活性層の上に形成された上部反射鏡、からなる共振器と、を具備する面発光レーザ装置であって、
少なくとも前記下部反射鏡として、第1屈折率を有し平面状に広がる領域を占める低屈折率層と、前記半導体基板上に形成されている一つの半導体層に形成されるとともに、前記低屈折率層の一方の面に接するように配置され、前記第1屈折率よりも大きい第2屈折率を有する材料からなり、該低屈折率層に直交する軸に対して90°の回転対称性を有する井桁状の2次元格子構造体と、を有し、前記軸の方向に沿って入射される任意の偏光を有する光に対し、目的とする波長帯域に亘り反射率が所定以上であるように、前記第1屈折率、前記第2屈折率、前記低屈折率層の厚さ、前記2次元格子構造体の厚さ、該2次元格子構造体の格子のピッチ、及び格子幅を含むパラメータが調整されてなる高屈折率差グレーティング構造による反射鏡が用いられ、
前記2次元格子構造体が形成されている前記半導体層に光を導くための光導波路が、該2次元格子構造体が交点に位置するように井桁状に配設され、
該2次元格子構造体を含む共振器から、互いに異なる振動方向の偏光をそれぞれ異なる方向へと延伸する前記光導波路へと送出可能としたことを特徴としている。
Claims (7)
- 面発光レーザにおいて光を発生する活性層とともに共振器を形成するために用いられる高屈折率差グレーティング構造による反射鏡であって、
a)第1屈折率を有し平面状に広がる領域を占める低屈折率層と、
b)前記低屈折率層の一方の面に接するように配置され、前記第1屈折率よりも大きい第2屈折率を有する材料からなり、該低屈折率層に直交する軸に対して90°の回転対称性を有する井桁状の2次元格子構造体と、
を有し、前記軸の方向に沿って入射される任意の偏光を有する光に対し、目的とする波長帯域に亘り反射率が所定以上であるように、前記第1屈折率、前記第2屈折率、前記低屈折率層の厚さ、前記2次元格子構造体の厚さ、該2次元格子構造体の格子のピッチ、及び格子幅を含むパラメータが調整されてなることを特徴とするレーザ用反射鏡。 - 請求項1に記載のレーザ用反射鏡を用いた面発光レーザ装置であって、
半導体基板と、該半導体基板上に形成された下部反射鏡、該下部反射鏡の上に配置された光を発生する活性層、及び該活性層の上に形成された上部反射鏡、からなる共振器と、を備え、前記下部反射鏡又は前記上部反射鏡の少なくともいずれか一方として前記レーザ用反射鏡を用いたことを特徴とする面発光レーザ装置。 - 請求項2に記載の面発光レーザ装置であって、
少なくとも前記下部反射鏡として前記レーザ用反射鏡が用いられ、該反射鏡に含まれる2次元格子構造体が、前記半導体基板上に形成されている一つの半導体層に形成されるとともに、該半導体層に光を導く光導波路が形成され、
当該レーザ装置の共振器で生成された光を前記光導波路を通して送出可能としたことを特徴とする面発光レーザ装置。 - 請求項3に記載の面発光レーザ装置であって、
前記光導波路は、前記下部反射鏡に含まれる2次元格子構造体を含んで一直線状に延伸され、当該レーザ装置の共振器から特定の偏光のみを前記光導波路を通して隣接する面発光レーザに入力し、その偏光を同一に切り替えることを特徴とする面発光レーザ装置。 - 請求項3に記載の面発光レーザ装置であって、
前記光導波路は、前記下部反射鏡に含まれる2次元格子構造体が交点に位置する井桁状に配設され、当該レーザ装置の共振器から互いに異なる振動方向の偏光をそれぞれ異なる方向へ延伸する前記光導波路へ送出可能としたことを特徴とする面発光レーザ装置。 - 請求項2〜5のいずれかに記載の面発光レーザ装置であって、
前記上部反射鏡として前記レーザ用反射鏡が用いられ、該反射鏡に含まれる2次元格子構造体と活性層との間に位置する低屈折率層が空気層であるエアブリッジ構造を有してなることを特徴とする面発光レーザ装置。 - 請求項2〜6のいずれかに記載の面発光レーザ装置であって、
当該レーザ装置の共振器に閉じ込められた光の偏光を切り替えるための光制御信号を、前記上部反射鏡の外側から前記軸の方向に沿って入射するようにしたことを特徴とする面発光レーザ装置。
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