JPH01298787A - 半導体レーザー装置 - Google Patents
半導体レーザー装置Info
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- JPH01298787A JPH01298787A JP12973488A JP12973488A JPH01298787A JP H01298787 A JPH01298787 A JP H01298787A JP 12973488 A JP12973488 A JP 12973488A JP 12973488 A JP12973488 A JP 12973488A JP H01298787 A JPH01298787 A JP H01298787A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、しきい値電流が零であり、光子数状態と呼ば
れる雑音のない光を発生させる半導体レーザー装置に関
するものである。
れる雑音のない光を発生させる半導体レーザー装置に関
するものである。
（従来技術及び発明が解決しようとする諜Ｈ）レーザー
光を用いて、通信や情報処理を行う際には、その信号対
雑音比は、究極的には量子雑音により決定される。通常
のレーザー光においては、２０ｄＢ以上の信号対ＰＩｉ
音比を実現するためには、１００個以上のフォトンが各
パルスに存在していなければならない。レーザー光より
も光子数雑音の小さな光（光子数−位相スクイーズ状態
）は、定電流励起された半導体レーザーを用いて実現で
きることが、当発明者により、理論的に明らかにされ（
文献： Ｙ、 Ｙａｓ＋ａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ、、
Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｗ。
光を用いて、通信や情報処理を行う際には、その信号対
雑音比は、究極的には量子雑音により決定される。通常
のレーザー光においては、２０ｄＢ以上の信号対ＰＩｉ
音比を実現するためには、１００個以上のフォトンが各
パルスに存在していなければならない。レーザー光より
も光子数雑音の小さな光（光子数−位相スクイーズ状態
）は、定電流励起された半導体レーザーを用いて実現で
きることが、当発明者により、理論的に明らかにされ（
文献： Ｙ、 Ｙａｓ＋ａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ、、
Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｗ。
Ａ ３４＋ ４０２５ （’８６） ｉ Ｙ、 Ｙａｍ
ａｍｏｔｏ ｅｔ ａｔ、、 ｒ’ｈｙｓ。
ａｍｏｔｏ ｅｔ ａｔ、、 ｒ’ｈｙｓ。
Ｒｅｗ、 Ａ ３５．５１１４ （’８’？））、また
実験的にも確かめられた（文献： Ｓ、 Ｍａｃｈｉｄ
ａ ｅｔ ａｌ、、 Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｗ。
実験的にも確かめられた（文献： Ｓ、 Ｍａｃｈｉｄ
ａ ｅｔ ａｌ、、 Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｗ。
Ｌｅｔｔ、 ５８．１０００（’８７）； Ｓ、 Ｍａ
ｃｈｉｄａ ｅｔ ａｌ、、Ｐｈｙｓ。
ｃｈｉｄａ ｅｔ ａｌ、、Ｐｈｙｓ。
Ｒｅｗ、 Ｌｅｔｔ、 ６０．７９２ （’８８））。
この方法による光子数−位相スクイーズ状態の発生にお
いては、注入された電子の全てがレーザー光のフォトン
に変換されるわけではない。なぜならば、注入された電
子の一部は自然放出によりレーザー光とは別のモード（
周波数と放射角度が異なる）のフォトンに変換されてし
まうからである。従って、注入された電子数が求められ
ていても、出力されるフォトン数には一定のゆらぎが残
ってしまうことになる。この自然放出過程によるフォト
ン数のゆらぎを小さく抑えるためには、し−ザーを発振
しきい値よりも十分高いボンプレートで動作させなけれ
ばならない。このようにすれば、確かにフォトン数のゆ
らぎを相対的に小さくすることは可能であるが、消費電
力は大きくならざるをえず、また出力光強度そのものが
大きくなるから、信号対雑音比を問題にする必要もなく
なる。
いては、注入された電子の全てがレーザー光のフォトン
に変換されるわけではない。なぜならば、注入された電
子の一部は自然放出によりレーザー光とは別のモード（
周波数と放射角度が異なる）のフォトンに変換されてし
まうからである。従って、注入された電子数が求められ
ていても、出力されるフォトン数には一定のゆらぎが残
ってしまうことになる。この自然放出過程によるフォト
ン数のゆらぎを小さく抑えるためには、し−ザーを発振
しきい値よりも十分高いボンプレートで動作させなけれ
ばならない。このようにすれば、確かにフォトン数のゆ
らぎを相対的に小さくすることは可能であるが、消費電
力は大きくならざるをえず、また出力光強度そのものが
大きくなるから、信号対雑音比を問題にする必要もなく
なる。
半導体レーザーを集積化して、特に、情報処理に用いよ
うとする場合には、フォトン数のゆらぎと共に、半導体
レーザーが有限のしきい値電流を持っていて、レーザー
動作させるためにはこれ以上の電流を注入しなければな
らないことが、大きな問題である。なぜならば、このし
きい値電流に相当する電力は、レーザー光のフォトン・
エネルギーには変換されず、最終的には発熱源となって
レーザーの小形化、集積化に限界を与える。半導体レー
ザーに有限のしきい値電流が存在するのも、注入された
電子が自然放出により有限の寿命で発光再結合するため
である。
うとする場合には、フォトン数のゆらぎと共に、半導体
レーザーが有限のしきい値電流を持っていて、レーザー
動作させるためにはこれ以上の電流を注入しなければな
らないことが、大きな問題である。なぜならば、このし
きい値電流に相当する電力は、レーザー光のフォトン・
エネルギーには変換されず、最終的には発熱源となって
レーザーの小形化、集積化に限界を与える。半導体レー
ザーに有限のしきい値電流が存在するのも、注入された
電子が自然放出により有限の寿命で発光再結合するため
である。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記課題を解決するため、半導体レー
ザーにおいて自然放出過程を抑圧し、これによりしきい
値電流が零で注入された電子が全てレーザー光のフォト
ンに変換される半導体レーザーを実現することにある。
ザーにおいて自然放出過程を抑圧し、これによりしきい
値電流が零で注入された電子が全てレーザー光のフォト
ンに変換される半導体レーザーを実現することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記目的達成のため、極微小のＰＮ接合を形成
した注入励起形半導体レーザーにおいて、発光波長の半
分以下の距離に２つの反射鏡を形成し、かつ該２つの反
射鏡の距離が発光波長に対し最低次の共振条件を満たす
ことを特徴とする半導体レーザー装置を要旨とする。
した注入励起形半導体レーザーにおいて、発光波長の半
分以下の距離に２つの反射鏡を形成し、かつ該２つの反
射鏡の距離が発光波長に対し最低次の共振条件を満たす
ことを特徴とする半導体レーザー装置を要旨とする。
（作用）
本発明は、反射鏡を金属膜又は誘電体多層膜で構成し、
その間隔を発光波長の半分以下にしたことを最も主要な
特徴とする。従来の半導体レーザーにおいては、共振器
間隔は発光波長の約１０００倍であり、また、単なるヘ
キ開面か、あるいは誘電体多層膜により反射鏡が構成さ
れていた。このため、電子と相互作用する光のモードは
、事実上、自由空間における光のモード数、 ８πν２ Ｎ＝□Δν・Ｖ （１） と同じであった。Ｃは媒質中の光速、νは光の振動周波
数、△νは利得の半値幅、■は電子の存在している活性
領域の体積である。通常の半導体レーザーに対して、Ｎ
は１０’〜１０’のオーダーである。言い換えれば、注
入された電子がレーザー光モードへ自然放出する確率は
１０４〜１０−４％である。
その間隔を発光波長の半分以下にしたことを最も主要な
特徴とする。従来の半導体レーザーにおいては、共振器
間隔は発光波長の約１０００倍であり、また、単なるヘ
キ開面か、あるいは誘電体多層膜により反射鏡が構成さ
れていた。このため、電子と相互作用する光のモードは
、事実上、自由空間における光のモード数、 ８πν２ Ｎ＝□Δν・Ｖ （１） と同じであった。Ｃは媒質中の光速、νは光の振動周波
数、△νは利得の半値幅、■は電子の存在している活性
領域の体積である。通常の半導体レーザーに対して、Ｎ
は１０’〜１０’のオーダーである。言い換えれば、注
入された電子がレーザー光モードへ自然放出する確率は
１０４〜１０−４％である。
本発明は、自然放出過程が、実はこの多くのモードの零
点振動電界による電気双極子相互作用の結果であるとい
う発見に立脚してなしたものである。
点振動電界による電気双極子相互作用の結果であるとい
う発見に立脚してなしたものである。
３枚の平行平板（理想）金属反射鏡又は誘電体多層膜反
射鏡の間隔ｌを狭くしていくと、この導波路を伝搬しう
るモードは次々と遮断（カットオフ）され、ついに、 ４π ｎ ４２ ＋２φ、≦２π （２）λ なる条件を満足する間隔！において、波長λの光ニ対す
る全ての伝搬モードがカットオフとなる０ここに、ｎは
媒質の屈折率、φイは反射鏡での位相回転である。φ８
は無限大の負の誘電率を持つ理想金属では零であるが、
損失のある金属や誘電体では有限の値となる。（２）式
の等号が成立する特別の場合には、反射鏡の間を往復す
る２つの直交する偏波モードが共振器モードとして存在
できる。
射鏡の間隔ｌを狭くしていくと、この導波路を伝搬しう
るモードは次々と遮断（カットオフ）され、ついに、 ４π ｎ ４２ ＋２φ、≦２π （２）λ なる条件を満足する間隔！において、波長λの光ニ対す
る全ての伝搬モードがカットオフとなる０ここに、ｎは
媒質の屈折率、φイは反射鏡での位相回転である。φ８
は無限大の負の誘電率を持つ理想金属では零であるが、
損失のある金属や誘電体では有限の値となる。（２）式
の等号が成立する特別の場合には、反射鏡の間を往復す
る２つの直交する偏波モードが共振器モードとして存在
できる。
実際には、金属反射鏡界面付近にトラップされた７Ｍ偏
波の表面波モードがカットオフにならずに伝搬しうるが
、このモードを除けば、電子と相互作用しうる真空電磁
場はどこからも侵入できない。
波の表面波モードがカットオフにならずに伝搬しうるが
、このモードを除けば、電子と相互作用しうる真空電磁
場はどこからも侵入できない。
もし、電子が作る双極子モーメントが、上記２つの直交
する偏波モードのうち１つだけと強く相互作用するよう
に形成されるとすれば、このような平行平板金属反射鏡
の間にある電子は、事実上、たった１つのモードの真空
電磁場と相互作用して自然放出することになる。
する偏波モードのうち１つだけと強く相互作用するよう
に形成されるとすれば、このような平行平板金属反射鏡
の間にある電子は、事実上、たった１つのモードの真空
電磁場と相互作用して自然放出することになる。
今、ｔ＝ｔ、−Ｑでこのマイクロ共振器内にフォトンが
１つも存在しないとする。唯一の真空場１０〉との相互
作用により、１＝１０で電子が自然放出してフォトンを
１つ放出したとすれば、１＝ｔ０＋０からこのフォトン
がマイクロ共振器から出射されるまでの間に起こる電子
の放出は、全てこの最初のフォトンの位相に同期される
。言い換えれば、最初のフォトンは真空場１ｔｌｌｔｌ
ＣＦ＞による誘電放出で発生され、２番目のフォトンは
光子数状態１１〉による誘電放出で発生され、以下、次
々と唯一のモードＩｎ＞による誘電放出によりアバラン
シ的に電子によるフォトン放出が起こる。金属反射鏡の
反射塩が十分高く、共振器外から新たな真空場が侵入し
てくる前に、全ての注入された電子がこの誘電放出によ
りフォトンを放出してしまえば、しきい値電流が零のレ
ーザーが実現されるわけである。また、放出されたフォ
トン数は注入された電子数に正確に一致するから、注入
電子数さえ制御しておけば、フォトン数のゆらぎの全く
ない光子数状態が発生できることになる。
１つも存在しないとする。唯一の真空場１０〉との相互
作用により、１＝１０で電子が自然放出してフォトンを
１つ放出したとすれば、１＝ｔ０＋０からこのフォトン
がマイクロ共振器から出射されるまでの間に起こる電子
の放出は、全てこの最初のフォトンの位相に同期される
。言い換えれば、最初のフォトンは真空場１ｔｌｌｔｌ
ＣＦ＞による誘電放出で発生され、２番目のフォトンは
光子数状態１１〉による誘電放出で発生され、以下、次
々と唯一のモードＩｎ＞による誘電放出によりアバラン
シ的に電子によるフォトン放出が起こる。金属反射鏡の
反射塩が十分高く、共振器外から新たな真空場が侵入し
てくる前に、全ての注入された電子がこの誘電放出によ
りフォトンを放出してしまえば、しきい値電流が零のレ
ーザーが実現されるわけである。また、放出されたフォ
トン数は注入された電子数に正確に一致するから、注入
電子数さえ制御しておけば、フォトン数のゆらぎの全く
ない光子数状態が発生できることになる。
（実施例）
以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。
なお、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
図は本発明の一実施例を説明する図であって、ｌは電子
を閉じ込める活性層（以下、量子井戸細線ともいう、）
である、２つの直交する偏波モードのうち、１つのモー
ドとだけ相互作用させるために、量子井戸細線の構造に
しである。すなわち、ｙ、ｚ軸方向には電子は活性層１
より大きなバンドギャップを有するクラッド層２．３に
よるポテンシャル障壁で閉じ込められ、Ｘ軸方向へのみ
、自由に輸送され、ｐｎ接合を通して注入され、また、
光の電場と相互作用して双極子モーメントをこのＸ軸方
向にのみ形成する。４は基板であり、５は不純物拡散領
域である。例えば、ｎ形半導体を基板４に用いて、クラ
ッド層３．Ｎ子井戸細線１、クラッド層２（埋め込み層
２を全てｎ形半導体で成長させたとする。）にｐｎ接合
を形成するためには、ｐ彫工鈍物を、図の斜線（破線）
をひいた領域５に拡散すれば、図面破線Ａの位置にｐｎ
接合を形成しうる。電子は、ポテンシャル障壁の効果に
より量子井戸細線１中に形成されたｐｎ接合を通しての
み注入される。すなわち、クラッド層２，３中に形成さ
れたｐｎ接合を通して番ま電子の注入は行われない０次
に、発光波長の半分以下のマイクロ共振器を構成するた
め、基板４をエッチして、量子井戸細線１中のｐｎ接合
下を薄くし、誘電体膜６，７、金属又は誘電体多層膜反
射鏡８および９を蒸着して、マイクロ共振器とする。
を閉じ込める活性層（以下、量子井戸細線ともいう、）
である、２つの直交する偏波モードのうち、１つのモー
ドとだけ相互作用させるために、量子井戸細線の構造に
しである。すなわち、ｙ、ｚ軸方向には電子は活性層１
より大きなバンドギャップを有するクラッド層２．３に
よるポテンシャル障壁で閉じ込められ、Ｘ軸方向へのみ
、自由に輸送され、ｐｎ接合を通して注入され、また、
光の電場と相互作用して双極子モーメントをこのＸ軸方
向にのみ形成する。４は基板であり、５は不純物拡散領
域である。例えば、ｎ形半導体を基板４に用いて、クラ
ッド層３．Ｎ子井戸細線１、クラッド層２（埋め込み層
２を全てｎ形半導体で成長させたとする。）にｐｎ接合
を形成するためには、ｐ彫工鈍物を、図の斜線（破線）
をひいた領域５に拡散すれば、図面破線Ａの位置にｐｎ
接合を形成しうる。電子は、ポテンシャル障壁の効果に
より量子井戸細線１中に形成されたｐｎ接合を通しての
み注入される。すなわち、クラッド層２，３中に形成さ
れたｐｎ接合を通して番ま電子の注入は行われない０次
に、発光波長の半分以下のマイクロ共振器を構成するた
め、基板４をエッチして、量子井戸細線１中のｐｎ接合
下を薄くし、誘電体膜６，７、金属又は誘電体多層膜反
射鏡８および９を蒸着して、マイクロ共振器とする。
１０はｐｌ！ｌ電極、１１はｎ側電極である。
量子井戸箱ｍｌが１ｎＧａＡｓＰ ４元結晶であり、ク
ラッドＮ２および３がＩｎＰ ２元結晶である場合を考
えてみる０発光波長がλ＝１．５ ｎであるとする。
ラッドＮ２および３がＩｎＰ ２元結晶である場合を考
えてみる０発光波長がλ＝１．５ ｎであるとする。
Ｔ［、表面波モードを除いて、ｘｙ面内で伝搬しつるモ
ードが全てカットオフとなり、２方向に往復する２つの
直交偏波モードのみが存在しうる条件（２）式を満足す
るためには、反射鏡８．９の間隔２は約１０００人であ
る。これは媒質中の波長の半分、約２５００人よりも大
分小さいが、これは計算に用いた金属（銀を仮定した）
の負の誘電率が有限であるため、反射の際の位相回転が
かなり大きいためである。量子井戸細線１がＧａＡｓ、
クラッド層２および３がＡｌＧａＡｓ ３元結晶の場合
には、間隔ｌは約５００人である０反射鏡９は光の浸み
出し長よりも十分厚くして、完全反射鏡とし、一方、反
射鏡１０は光の浸み出し長よりも薄＜シておいて、光ト
ンネル効果により、内部光を取り出せるようにしておく
。このようにして、出力結合ミラーを持つ、単一モード
のみが存在できるマイクロ共振器が実現できる。
ードが全てカットオフとなり、２方向に往復する２つの
直交偏波モードのみが存在しうる条件（２）式を満足す
るためには、反射鏡８．９の間隔２は約１０００人であ
る。これは媒質中の波長の半分、約２５００人よりも大
分小さいが、これは計算に用いた金属（銀を仮定した）
の負の誘電率が有限であるため、反射の際の位相回転が
かなり大きいためである。量子井戸細線１がＧａＡｓ、
クラッド層２および３がＡｌＧａＡｓ ３元結晶の場合
には、間隔ｌは約５００人である０反射鏡９は光の浸み
出し長よりも十分厚くして、完全反射鏡とし、一方、反
射鏡１０は光の浸み出し長よりも薄＜シておいて、光ト
ンネル効果により、内部光を取り出せるようにしておく
。このようにして、出力結合ミラーを持つ、単一モード
のみが存在できるマイクロ共振器が実現できる。
電子が発光再結合する時間は、光モード体積が小さくな
ったことにより短くなる。すなわち、通常の半導体レー
ザーに比べて共振器長が１０−４はど小さくなっている
ので、フォトン１つが形成する電界は１０’倍になる。
ったことにより短くなる。すなわち、通常の半導体レー
ザーに比べて共振器長が１０−４はど小さくなっている
ので、フォトン１つが形成する電界は１０’倍になる。
通常の半導体レーザーで１０４個のフォトンが作る電場
で起こる誘電放出確率は、マイクロ共振器半導体レーザ
ーでは、１個のフォトンで実現できるわけである。フォ
トン１つによる誘電放出の寿命時間は、自然放出の寿命
時間に等しく （アインシュタ、インの関係式）、これ
は、通常のマイクロ共振器半導体レーザーの場合には約
１ ｎ５ｅｃであるが、マイクロ共振器半導体し−ザー
の場合でも、モード数は１個に減少しているにもかかわ
らず電界が増加するため、同じ約１ｎｓｅｃになる。マ
イクロ共振器内に定常的に存在しているフォトン数が、
１０個、１００個、 １０００個の場合には、誘電放出
の寿命時間は、１００ ｐｓｅｃ 、 １０ｐｓｅｃ、
１ ｐｓｅｃと減少する。共振器間隔Ｎ＝１０００
人のマイクロ共振器のフォトン寿命時間は、８肩汀の値
、０．９．０．９９．０．９９９ に対して３ ｆｓ
ｅｃ、 ３０ｆｓｅｃ、 ３００ ｆｓｅｃのオーダー
である。これは、通常の半導体レーザーのフォトン寿命
よりも１０４から１０−１はど短い。このように誘電放
出寿命時間に比べて、マイクロ共振器からフォトンが放
出されるフォトン寿命時間が短い場合には、共振器外部
から侵入してくる真空基の影響が無視できなくなり、全
ての放出フォトンが同位相に揃っている（コヒーレント
）だとは言えなくなる。これは、いわゆるレーザーの位
相拡散によるコヒーレンス時間よりも光パルスの発生時
間が長くなっていることに相当する。
で起こる誘電放出確率は、マイクロ共振器半導体レーザ
ーでは、１個のフォトンで実現できるわけである。フォ
トン１つによる誘電放出の寿命時間は、自然放出の寿命
時間に等しく （アインシュタ、インの関係式）、これ
は、通常のマイクロ共振器半導体レーザーの場合には約
１ ｎ５ｅｃであるが、マイクロ共振器半導体し−ザー
の場合でも、モード数は１個に減少しているにもかかわ
らず電界が増加するため、同じ約１ｎｓｅｃになる。マ
イクロ共振器内に定常的に存在しているフォトン数が、
１０個、１００個、 １０００個の場合には、誘電放出
の寿命時間は、１００ ｐｓｅｃ 、 １０ｐｓｅｃ、
１ ｐｓｅｃと減少する。共振器間隔Ｎ＝１０００
人のマイクロ共振器のフォトン寿命時間は、８肩汀の値
、０．９．０．９９．０．９９９ に対して３ ｆｓ
ｅｃ、 ３０ｆｓｅｃ、 ３００ ｆｓｅｃのオーダー
である。これは、通常の半導体レーザーのフォトン寿命
よりも１０４から１０−１はど短い。このように誘電放
出寿命時間に比べて、マイクロ共振器からフォトンが放
出されるフォトン寿命時間が短い場合には、共振器外部
から侵入してくる真空基の影響が無視できなくなり、全
ての放出フォトンが同位相に揃っている（コヒーレント
）だとは言えなくなる。これは、いわゆるレーザーの位
相拡散によるコヒーレンス時間よりも光パルスの発生時
間が長くなっていることに相当する。
先に述べた定電流励起された半導体レーザーによる光子
数−位相スクィーズ状態の発生はこのような場合に相当
している。多くの光子数状態の応用に対しては、このよ
うな位相ドリフトは問題にならない。
数−位相スクィーズ状態の発生はこのような場合に相当
している。多くの光子数状態の応用に対しては、このよ
うな位相ドリフトは問題にならない。
マイクロ共振器半導体レーザーの動作領域には、次の分
類がある。１）ボンブレートが低く、共振器内には常に
フォトンが１つも存在しない。注入された電子は約１
ｎ５ｅｃの寿命で唯一のモードへ自然放出し、すぐに共
振器外に取り出される。この動作領域では、各フォトン
の位相は全くランダムであるが、観測時間をｌ ｎ５ｅ
ｃ以上に設定しておけば（光子数状態に近い）、フォト
ン数の制御された光が唯一のモードとして得られる。２
）ボンプレートを高くして、共振器内に常に１個以上の
フォトンが存在している状況では、電子は誘導放出によ
りこのフォトン場と同位相に光を放出する。
類がある。１）ボンブレートが低く、共振器内には常に
フォトンが１つも存在しない。注入された電子は約１
ｎ５ｅｃの寿命で唯一のモードへ自然放出し、すぐに共
振器外に取り出される。この動作領域では、各フォトン
の位相は全くランダムであるが、観測時間をｌ ｎ５ｅ
ｃ以上に設定しておけば（光子数状態に近い）、フォト
ン数の制御された光が唯一のモードとして得られる。２
）ボンプレートを高くして、共振器内に常に１個以上の
フォトンが存在している状況では、電子は誘導放出によ
りこのフォトン場と同位相に光を放出する。
従って、各フォトンの位相はコヒーレントに揃うが、外
部から侵入してくる真空基の影響で、この位相は拡散し
ていく、これは、いわゆるレーザー動作の状態である。
部から侵入してくる真空基の影響で、この位相は拡散し
ていく、これは、いわゆるレーザー動作の状態である。
フォトン数の制御された光は、誘導放出の寿命時間以上
に観測時間を選んでおけば得られるが、パルス当りのフ
ォトン数は大きくなる。３）ポンプレートをさらに高く
して、共振器内に１０４個以上のフォトンが存在してい
る場合には、電子の誘導放出は、外部からの真空基のし
よう乱を受けずに起こり、ついには、双極子の緩和より
も誘導放出が速くなり、超放射もしくはコヒーレントな
ラビ振動領域へ入る。
に観測時間を選んでおけば得られるが、パルス当りのフ
ォトン数は大きくなる。３）ポンプレートをさらに高く
して、共振器内に１０４個以上のフォトンが存在してい
る場合には、電子の誘導放出は、外部からの真空基のし
よう乱を受けずに起こり、ついには、双極子の緩和より
も誘導放出が速くなり、超放射もしくはコヒーレントな
ラビ振動領域へ入る。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明装置を用いれば、極微小の
ＰＮ接合を形成した注入励起形半導体レーザーにおいて
、発光波長の半分以下の距離に２つの反射鏡を形成し、
かつ該２つの反射鏡の距離が発光波長に対し最低次の共
振条件を満たすことにより、しきい値電流が零の半導体
レーザーを実現でき、また、決められた数の電子を注入
することによりフォトン数のゆらぎのない光子数状態が
発生できる。本発明装置は、極めて微小であり、しかも
ブレーナ技術で集積化しやすく、消費電力も小さく、ま
た熱発生も抑圧できるから、光を用いた情報処理に用い
れば、多くの利点がある。
ＰＮ接合を形成した注入励起形半導体レーザーにおいて
、発光波長の半分以下の距離に２つの反射鏡を形成し、
かつ該２つの反射鏡の距離が発光波長に対し最低次の共
振条件を満たすことにより、しきい値電流が零の半導体
レーザーを実現でき、また、決められた数の電子を注入
することによりフォトン数のゆらぎのない光子数状態が
発生できる。本発明装置は、極めて微小であり、しかも
ブレーナ技術で集積化しやすく、消費電力も小さく、ま
た熱発生も抑圧できるから、光を用いた情報処理に用い
れば、多くの利点がある。
図は本発明の一実施例を説明する構成図である。
１・・・・・量子井戸細線（活性層）
２．３・・・クラッド層
４・・・・・基板
５・・・・・不純物拡散層
６．７・・・誘電体膜
８．９・・・金属又は誘電体多層膜反射鏡１０、１１・
・・電極リード
・・電極リード
Claims (1)
- 極微小のＰＮ接合を形成した注入励起形半導体レーザー
において、発光波長の半分以下の距離に２つの反射鏡を
形成し、かつ該２つの反射鏡の距離が発光波長に対し最
低次の共振条件を満たすことを特徴とする半導体レーザ
ー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63129734A JP2704227B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63129734A JP2704227B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01298787A true JPH01298787A (ja) | 1989-12-01 |
| JP2704227B2 JP2704227B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=15016883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63129734A Expired - Lifetime JP2704227B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704227B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936988A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-02-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 垂直発振型半導体レ−ザ |
| JPS5950589A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-23 | Univ Osaka | 自然放出を制御した機能発光素子 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63129734A patent/JP2704227B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936988A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-02-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 垂直発振型半導体レ−ザ |
| JPS5950589A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-23 | Univ Osaka | 自然放出を制御した機能発光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2704227B2 (ja) | 1998-01-26 |
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