JPH01175286A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH01175286A JPH01175286A JP33497287A JP33497287A JPH01175286A JP H01175286 A JPH01175286 A JP H01175286A JP 33497287 A JP33497287 A JP 33497287A JP 33497287 A JP33497287 A JP 33497287A JP H01175286 A JPH01175286 A JP H01175286A
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- 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
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Electromagnetism (AREA)
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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】
〔技術分野〕
本発明は半導体レーザ素子に関し、特に第２高調波発生
を利用して短波長の光を得る半導体レーザ素子に関する
。
を利用して短波長の光を得る半導体レーザ素子に関する
。
通常、半導体レーザ素子においては、活性層の材料によ
って決まるバンドギャップエネルギーＥｇ付近のエネル
ギーの光子しか発振出来ないために、短波長の光源とす
ることが難しい。そこで、従来、第２高調波発生を利用
して短波長の光を得る装置が提案されている。このよう
な装置の概略図を第５図に示す。
って決まるバンドギャップエネルギーＥｇ付近のエネル
ギーの光子しか発振出来ないために、短波長の光源とす
ることが難しい。そこで、従来、第２高調波発生を利用
して短波長の光を得る装置が提案されている。このよう
な装置の概略図を第５図に示す。
第５図において、半導体レーザ素子２０は、電流６０が
注入されることによって波長λの光４０を出射する。こ
の光４０は、２次の非線形定数χ（２）の大きな物質、
即ち第２高調波発生（ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ
ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ 以下ＳＨＧと称す）材料３
０に入射、波長λの透過波４１とともに、波長λ／２の
第２高調波４２を発生する。
注入されることによって波長λの光４０を出射する。こ
の光４０は、２次の非線形定数χ（２）の大きな物質、
即ち第２高調波発生（ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ
ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ 以下ＳＨＧと称す）材料３
０に入射、波長λの透過波４１とともに、波長λ／２の
第２高調波４２を発生する。
しかしながら、上記装置は以下のような問題点を有して
いた。
いた。
１）端面３２における反射等によって、光４０を効率良
＜ＳＨＧ材料３０内に導く事が難しい。
＜ＳＨＧ材料３０内に導く事が難しい。
２）半導体レーザ素子２０の大きさは１ｍｍ以下である
のに、ＳＨＧ材料３０の長さは数ｃｍ程度必要で、装置
全体が大きくなってしまう。
のに、ＳＨＧ材料３０の長さは数ｃｍ程度必要で、装置
全体が大きくなってしまう。
３）第２高調波４２は透過波４１のごく一部が変換され
ているに過ぎず、注入電流Ｉに対する第２高調波発生の
効率が低い。
ているに過ぎず、注入電流Ｉに対する第２高調波発生の
効率が低い。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、小型
で短波長の光が効率良く得られる半導体レーザ素子を提
供することにある。
で短波長の光が効率良く得られる半導体レーザ素子を提
供することにある。
本発明の上記目的は、共振器を構成する一対の端面を有
し、波長λの発振を行う半導体レーザ素子において、共
振器内で発振する光の強度が零でない範囲の少な（とも
一部に第２高調波発生材料を配するとともに、端面に波
長λの光を共振器内にとどめ、波長λ／２の光を外部に
取り出すコーティングを施すことによって達成される。
し、波長λの発振を行う半導体レーザ素子において、共
振器内で発振する光の強度が零でない範囲の少な（とも
一部に第２高調波発生材料を配するとともに、端面に波
長λの光を共振器内にとどめ、波長λ／２の光を外部に
取り出すコーティングを施すことによって達成される。
このコーティングは、例えば波長λの光に対する両端面
の反射率Ｒ（λ）：１００％とし、少なくとも一方の端
面において、波長λ／２の光に対する反射率Ｒ（λ／２
）：；０％とすれば良い。
の反射率Ｒ（λ）：１００％とし、少なくとも一方の端
面において、波長λ／２の光に対する反射率Ｒ（λ／２
）：；０％とすれば良い。
本発明の半導体レーザ素子によれば、ＳＨＧ材料を素子
内に配しているので、上記従来技術における１）の問題
が発生しない。また、波長λの光を共振器内を何回も往
復させることにより、実効的に長さを稼いでいるので、
上記２）の問題も解決される。更に、波長λ・の光はほ
とんど外部に漏れないので、損失は素子内部での非発光
性再結合、自然発光、吸収のみとなり、短波長光の発生
効率は従来技術に比べ格段に向上する。即ち、上記３）
の問題も解決される。
内に配しているので、上記従来技術における１）の問題
が発生しない。また、波長λの光を共振器内を何回も往
復させることにより、実効的に長さを稼いでいるので、
上記２）の問題も解決される。更に、波長λ・の光はほ
とんど外部に漏れないので、損失は素子内部での非発光
性再結合、自然発光、吸収のみとなり、短波長光の発生
効率は従来技術に比べ格段に向上する。即ち、上記３）
の問題も解決される。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明の半導体レーザ素子の一実施例を示す
概略斜視図である。第１図において、１０は電源、２１
は例えばＧａＡｓから成る活性層、２２及び２３は例え
ばＡｊ！ＧａＡｓから成るクラッド層、２５及び２６は
電極、２８及び２９は共振器を構成する端面、３１はＳ
ＨＧ材料、５０は発振モードの光強度分布を示す。
概略斜視図である。第１図において、１０は電源、２１
は例えばＧａＡｓから成る活性層、２２及び２３は例え
ばＡｊ！ＧａＡｓから成るクラッド層、２５及び２６は
電極、２８及び２９は共振器を構成する端面、３１はＳ
ＨＧ材料、５０は発振モードの光強度分布を示す。
ここで、電極２５及び２６間に電圧を印加すると、クラ
ッド層２２及び２３からそれぞれ電子と正孔が活性層２
１に流れ込み、端面２８及び２９を反射面とする共振器
内でレーザ発振が起こり、波長λの光が発振する。ここ
までは通常の半導体レーザ素子と同様である。本実施例
では、活性層２１の両側の発振モードの光強度分布５０
が零でない領域にＳＨＧ材料３１（例えばＬｉＮｂｏ、
。
ッド層２２及び２３からそれぞれ電子と正孔が活性層２
１に流れ込み、端面２８及び２９を反射面とする共振器
内でレーザ発振が起こり、波長λの光が発振する。ここ
までは通常の半導体レーザ素子と同様である。本実施例
では、活性層２１の両側の発振モードの光強度分布５０
が零でない領域にＳＨＧ材料３１（例えばＬｉＮｂｏ、
。
ＫＤＰ、ＭＮＡ、多重量子井戸構造に電界を印加したも
の等）が設けられている。
の等）が設けられている。
また、端面２８および２９には、多層膜コーティングが
施され、例えば、波長λの光の反射率Ｒ（λ）＝９９％
、波長λ／２の光の反射率Ｒ（λ／２）＝１％となるよ
うに構成されている。
施され、例えば、波長λの光の反射率Ｒ（λ）＝９９％
、波長λ／２の光の反射率Ｒ（λ／２）＝１％となるよ
うに構成されている。
第２図は、第１図示の実施例における光の挙動を示す概
念図で、第１図と同一の部材には同一符号を付し詳細な
説明は省略する。
念図で、第１図と同一の部材には同一符号を付し詳細な
説明は省略する。
上記構成によって、発振した波長λの光４０は、はとん
ど外部には出射されず、第２図のように共振器中を何度
も往復する。
ど外部には出射されず、第２図のように共振器中を何度
も往復する。
その際、光強度分布５０は、ＳＨＧ材料３１にも分布し
ているから、波長λの光は少しずつλ／２の光に変換さ
れていく。波長λ／２の光に対する端面２８，２９の反
射率は小さいので、波長λ／２の光は、素子内で吸収さ
れないうちに４２及び４３に示すように外部に取り出さ
れる。ここで、波長λの光はほとんど外部に出射しない
ので、従来の半導体レーザ素子のようにＲ（λ）＝３０
％の場合に比べて発振し易く、しきい値電流値■、は小
さい。
ているから、波長λの光は少しずつλ／２の光に変換さ
れていく。波長λ／２の光に対する端面２８，２９の反
射率は小さいので、波長λ／２の光は、素子内で吸収さ
れないうちに４２及び４３に示すように外部に取り出さ
れる。ここで、波長λの光はほとんど外部に出射しない
ので、従来の半導体レーザ素子のようにＲ（λ）＝３０
％の場合に比べて発振し易く、しきい値電流値■、は小
さい。
上記実施例における各部の寸法は、活性層２１の厚さ３
０人〜１μｍ１活性層２１の幅０． ５μｍ〜１００μ
ｍ１ＳＨＧ材料３１の厚さ１０μｍ〜３０μｍ１共振器
長（端面２８と２９との間の距離）１μｍ〜１ｍｍとさ
れるのが望ましい。更に、波長λ／２の光の吸収を少な
（して、効率を上げる為には、共振器長は５０μｍ以下
とすることがより望ましい。
０人〜１μｍ１活性層２１の幅０． ５μｍ〜１００μ
ｍ１ＳＨＧ材料３１の厚さ１０μｍ〜３０μｍ１共振器
長（端面２８と２９との間の距離）１μｍ〜１ｍｍとさ
れるのが望ましい。更に、波長λ／２の光の吸収を少な
（して、効率を上げる為には、共振器長は５０μｍ以下
とすることがより望ましい。
なお、第１図の実施例では、ＳＨＧ材料３１が低屈折率
であり、かつ絶縁体であることにより、ＳＨＧ材料３１
は、導波路形成と、電流狭さ（にも寄与している構造に
なっている。即ち、この構造では、３つの機能（λ→λ
／２変換、導波路形成、電流狭さ（）を、単一のＳＨＧ
材料で達成しているという、簡単で高機能な構造になっ
−でいる。また、この実施例では、ＳＨＧ材料の挿入に
より共振器長を長（する必要がないので、縦モードのマ
ルチ化を防ぐ効果もある。
であり、かつ絶縁体であることにより、ＳＨＧ材料３１
は、導波路形成と、電流狭さ（にも寄与している構造に
なっている。即ち、この構造では、３つの機能（λ→λ
／２変換、導波路形成、電流狭さ（）を、単一のＳＨＧ
材料で達成しているという、簡単で高機能な構造になっ
−でいる。また、この実施例では、ＳＨＧ材料の挿入に
より共振器長を長（する必要がないので、縦モードのマ
ルチ化を防ぐ効果もある。
ＳＨＧ材料は、λ／２の光に対して透明であることが効
率の点から望ましい。しかしながら、そうでない場合に
も、共振器長をできるだけ短（すれば、吸収をたくさん
受ける前に素子の外に出て（るので、効率がそれほど悪
くならずにすむ。
率の点から望ましい。しかしながら、そうでない場合に
も、共振器長をできるだけ短（すれば、吸収をたくさん
受ける前に素子の外に出て（るので、効率がそれほど悪
くならずにすむ。
第３図及び第４図は、夫々本発明の半導体レーザ素子の
他の実施例を示す概略斜視図である。これらの図におい
て、第１図と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な
説明は省略する。
他の実施例を示す概略斜視図である。これらの図におい
て、第１図と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な
説明は省略する。
第３図は、所謂リッジ導波路型半導体レーザ素子を示し
、クラッド層２２にストライブ状の凸部を設けることに
よって導波路を形成しているものである。ここで、通常
Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁部が設けられるリッジ部の両側にＳ
ＨＧ材料３１が配されている。この実施例は、第１図の
ものより作製が容易であるという利点を有している。
、クラッド層２２にストライブ状の凸部を設けることに
よって導波路を形成しているものである。ここで、通常
Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁部が設けられるリッジ部の両側にＳ
ＨＧ材料３１が配されている。この実施例は、第１図の
ものより作製が容易であるという利点を有している。
第４図の実施例では、ＳＨＧ材料３１を端面２８と２９
の間に連続して設けずに、一部分だけに設けている。
の間に連続して設けずに、一部分だけに設けている。
これは、ＳＨＧ材料として、吸収の多めのものを用いた
場合に、端面の近くでのみλ／２の光を発生させて、吸
収をへらすという効果がある。
場合に、端面の近くでのみλ／２の光を発生させて、吸
収をへらすという効果がある。
本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の応用が可
能である。例えば、ＳＨＧ材料は、波長λの光の強度分
布が零でないところなら、どこに配しても良い。但し、
効率を上げる為には、出来るだけ光強度の強い部分にで
きるだけ広（配されるのが良い。
能である。例えば、ＳＨＧ材料は、波長λの光の強度分
布が零でないところなら、どこに配しても良い。但し、
効率を上げる為には、出来るだけ光強度の強い部分にで
きるだけ広（配されるのが良い。
本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、
このような応用例を全て包含するものである。
このような応用例を全て包含するものである。
以上説明したように、本発明は従来の半導体レーザ素子
において、共振器内に第２高調波発生材料を配するとと
もに端面に波長λの光を共振器内にとどめ、波長λ／２
の光を外部に取り出すコーティングを施したので、 （１）短波長の光を効率良く得ることが出来る。
において、共振器内に第２高調波発生材料を配するとと
もに端面に波長λの光を共振器内にとどめ、波長λ／２
の光を外部に取り出すコーティングを施したので、 （１）短波長の光を効率良く得ることが出来る。
（２）小型・簡単に構成出来る。
（３）発振しきい値が得られるものである。
等の効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す概略斜視図、第２図は
第１図示の実施例における光の挙動を示す概念図、第３
図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す概略斜視
図、第５図は従来の短波長を得る為の装置を示す概略図
である。 １０・・・電源、２１・・・活性層、２２．２３・・・
クラッド層、２５．２６・・・電極、２８．２９・・・
端面、３１・・・ＳＨＧ材料、５０・・・発振モードの
光強度分布。
第１図示の実施例における光の挙動を示す概念図、第３
図及び第４図は夫々本発明の他の実施例を示す概略斜視
図、第５図は従来の短波長を得る為の装置を示す概略図
である。 １０・・・電源、２１・・・活性層、２２．２３・・・
クラッド層、２５．２６・・・電極、２８．２９・・・
端面、３１・・・ＳＨＧ材料、５０・・・発振モードの
光強度分布。
Claims (1)
- （１）共振器を構成する一対の端面を有し、波長λの発
振を行う半導体レーザ素子において、前記共振器内で前
記発振する光の強度が零でない範囲の少なくとも一部に
第２高調波発生材料を配するとともに、前記端面に波長
λの光を共振器内にとどめ、波長λ／２の光を外部に取
り出すコーティングを施したことを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33497287A JPH01175286A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子 |
| US07/288,457 US4930132A (en) | 1987-12-28 | 1988-12-22 | Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate |
| DE88121690T DE3884366T2 (de) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | Vorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen, wobei sich die aktive Schicht und die Schicht zur Erzeugung der zweiten Harmonischen auf demselben Substrat befinden. |
| EP88121690A EP0322847B1 (en) | 1987-12-28 | 1988-12-27 | Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33497287A JPH01175286A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01175286A true JPH01175286A (ja) | 1989-07-11 |
Family
ID=18283283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33497287A Pending JPH01175286A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01175286A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286881A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光出力装置 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP33497287A patent/JPH01175286A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6286881A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光出力装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19930309 |