JPH02285691A - 集積型半導体光源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、光集積回路又は光電子集積回路分野に適用可
能である化合物半導体より成る集積型波長可変光源に関
する。

〔従来の技術〕

従来より、レーザ光を非線型光学結晶に導入、非線型光
学効果により、光パラメトリツク励振により、レーザ光
波長を他の波長に変換する試みが為され、例えば、テキ
スト「オプチカル・エレクトロニクス（Ｏｐｔｉｃａｌ
　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　）　Ｊ　　［著者ニヤリフ
（Ａｍｎｏｎ　Ｙａｒｉｖ　）　］　　［出版社・ホル
トサンダースジャパン（Ｈａｌｔ　５ａｎｄｅｒｓ　Ｊ
ａｐａｎ）　］　　（第３版）中、Ｐ、２５２〜２６３
の記載等に見られる考案があり、また、ＹＡＧレーザと
ニオブ酸リチウム単結晶を組合せた構成による分析装置
用光源が実用化されている。

第２図に、概略の構成図を示す。Ａ部分はレーザ発振部
、Ｂ部分は光パラメトリツク励振部を示す。

〔発明が解決しようとする課題］ 然しなから、前記の複数の個別素子を組合せて構成され
るシステムは、以下の課題がある。

１、各素子がモジュール化されているので、光電子実積
回路の構成素子とはならない。

２．極めて高品質な単結晶を必要とするため、結晶育成
、結晶研磨加工、組立て等のコストが高い。

３　光学系としての光軸合せも難かしい。

４、従って、エネルギ変換効率が低い。

本発明の目的は、かかる課題を解決して、ブレーナ集積
可能なるデバイスを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記課題解決のため、以下の手段を具備する
ことを特徴とする。

１　光パラメトリツク励振用結晶は化合物半導体結晶で
ある。

２、半導体レーザを光源とする。

３　前記化合物半導体は、半導体レーザと共通の基板上
に、エビクキシアル成長により形成する。

４　光パラメトリツク励振部は、光導波路を形成し、且
つ、レーザ発振部光導波路と光学的に結合される。

５、前記光学的結合は、光方向性結合器と同等の原理に
よる。

［実　施　例］ 以下に、本発明の一実施例を説明する。本発明の基本的
な考え方は、周知の半導体レーザのレーザ光を光源とし
て、レーザ共振器の両側に隣接して配置される非線型光
学結晶よりなる光導波路に各々光結合させることにより
、レーザ光導波路と前記２光導波路の３光導波路を利用
して、光パラメトリツク発振を発生させて後、前記両側
の光導波路の端面の一方又は双方より波長が変換された
光をとり出すものである。この時、レーザ光の角周波数
Ｗ３、両側の２光導波路に誘起される光の角周波数Ｗ１
及びＷ２の間には、パラメトリック励振によるＷ　ｓ　
”　Ｗ　＋　＋　Ｗ　２の関係が成立する如くに設定さ
れる。Ｗｌ及びＷ２の制御には、当該光導波路に適切な
電圧を印加して、電気光学効果により該結晶の屈折率を
変動せしめる方式を採る。これにより、例えばＷ、は前
記関係式を保持しつつ、連続的に変動させることが可能
になる。

第１図は、本発明の一実施例を示すデバイスの構造の概
略図である。（ａ）は断面概略図、（ｂ）は平面概略図
である。

ここで、該構造の製造方法について述べる。まず、中央
レーザ発振部分を形成する。ｎ型Ｇａ　Ａｓ基板上に、
ｎ型Ｇａ　Ａｓバッファー層１５０を積む。順次ｎ　Ａ
ｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓ　　（ｘ＝０．１）　１０２、
ｎ−Ｇａ　Ａｓ　１０３、Ｐ　Ａｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａ
ｓ　（ｘ　＝　０１）１０４、Ｐ−Ｇａ　Ａｓ　１５１
とＭＯＣＶＤによりエビクキシアル成長して積層する。

１０２の層がレーザ発振活性層である。次に、レーザ共
振器部分を残して両側をエツチング除去して、バッファ
ー層１５０表面まで除去する。次に、レーザ共振器両側
の光導波路部分１１９．１２０以外の表面をＳｉ　Ｏ□
膜でコートする。次に該１１９．１２０部分に、クラッ
ド層としてのＺｎ　Ｓｘ　Ｓｅ層−ｘ　１０７．１１１
をＭＯＣＶＤ法による選択的エピタキシアル成長により
形成する。引きつづいて、光導波路層１０８，１１２と
してのＺｎ　Ｓｅ層を同様に選択的エピタキシアル成長
により形成する。かくの如くに、３つの光導波路層１０
２．１０８．１１２が同一平面上に隣接して、形成され
る。

該ＭＯＣＶＤエビクキシアル成長の条件は次のとおりで
ある。

（１）レーザ共振器部分 原料ガスニトリメチルガリウム・トリメチルアルミニウ
ム、アルシン 基板温度ニア６０６〜８２０℃ 圧　　　カニ　　７００〜７９０Ｔｏｒｒ成長速度＝０
０７〜０．０８ｕｍ／ｍ１ｎ（２）ＺｎＳｅ光導波路部
分 原料ガス：トリメチル亜鉛、硫化水素、セレン化水素 基板温度：２５０’〜３５０°Ｃ 圧　　力＋　１００Ｔｏｒｒ以下 成長速度：０．０５〜００７μｍ／ｍｉｎ次に、電極１
０５．１０９．１１３を蒸着法により設置する。各々配
線１０６．１．１０．１１４により電圧を印加する。１
０６は、レーザ駆動用電源であり、１１０，１１４は各
々の光導波路の屈折率調整のための電源である。光共振
器を形成するための反射面１１５と１１６は、結晶のへ
き開により完全平面とする。さらに、反射面１１５は（
ｌ　ｌ　Ｏ）結晶面とする。またｎ　Ｇａ　Ａｓ基板１
０１表面は（１１０）結晶面とする。レーザ共振器の片
側端面１１７表面に例えば金を蒸着して、レーザ光をほ
ぼ１００％反射させて、端面１１７から直接レーザ光を
放射させない。これにより、波長変換された光１１８の
分離ができる。即ち、波長変換された光源として単独に
利用できる。

変換される波長の選択は、両側の光導波路層１０７．１
１２に対して、電極１１３，１１０を介して電界を印加
することにより実現される。即わち該２電界強度と両者
の電界強度差により設定される。さらに、光量の変換効
率は、併行している光共振蓋部分１１９．１２０．１２
１の長さ即わち、共振器長さに大きく依存する。本実施
例では、数ｍｍの前後を試行錯誤している。また、レザ
ー発振波長は、Ａｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓにおいて、Ｘの
値を変動させることにより可能であり、さらに、Ｇａ　
Ｉｎ　Ａｓ　Ｐ系、Ａ］、　Ｇａ　Ｉｎ　Ｐ系等の組成
系にも充分適用可能である。光出力の一例としては半導
体レーザ波長８３０ｎｍレーザ出力５０ｍＷで、波長可
変域１１３０〜５３０ｎｍ、光出力Ｏｌ〜１ｍＷである
。

本実施例では、光導波路として１１９，１２０の２本を
配置しているが、いづれ一方のみでも可能である。しか
し、２木の場合が波長制御精度及び波長変換効率が高い
。

［発明の効果］ 以」二述べた如くに、本発明は以下の効果を有する。

■　極めてコンパクトであり、従来のＩＣチップと同等
に扱える。

２、光電子集積回路の一構成素子としてプレーナ集積が
可能である。

３、良質大型の非線光学結晶を必要としない。

４、光波長変換用薄膜結晶がＭＯＣＶＤエピタキシアル
成長により完全性の高い品質が確保でき、高変換効率が
得られる。

５　光導波路により、他種の光導波路デバイスと共面的
に結合できる有用な波長可変光源である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による光源の断面図及び平面
の構造の概略を示す図。 第２図は、従来の典型的な光パラメトリツク励振を示す
概略の構成図。 １０１　　・ １０２　　・ １０３　・ １０４　・ １０５　　・ １０６　・ １０７． １０８． １１２　　・　・ ｎ型Ｇａ　Ａｓ基板 ｎ　Ａｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓ（ｘ＝０．１１ｎ　Ｇａ
　Ａｓ Ｐ　Ａｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　Ａｓ（ｘ＝０．ｌｌオーミッ
ク電極 リード線 Ｚｎ　Ｓｘ　Ｓｅ＋□エビクキシア ル層 Ｚｎ　Ｓｅエビクキシアル光導 波路層 １０９　・ １１０　・　・　・　・　・　・ １１３　　・　・　・　・　・　・ ｌ　４　・ １５、 ｌ　７　・ １８　・ ｌ　９． １５０　・ １５１　　・ ２０１． ２０２　・ ２０４　・ ２０５． ２０６　・ １１６　　・ １２０． ２０３　・ ２０７　・ 電極膜（ショットキーバリ ア） リード線 電極膜（ショットキーバリ ア） リード線 反射面（へき開面） 金蒸着薄膜 波長変換された光 光共振蓋部分 ｎ型Ｇａ　Ａｓバッファー層 Ｐ　Ｇａ　Ａｓ 反射鏡 レーザ結晶 レンズ 反射鏡 非線型光学単結晶 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ共振器と他の光導波路が同一平面上
   に配置され、前記両者が光学的に結合される距離に配置
   され、且つ、前記他の光導波路部の表面に該光導波路へ
   電界を付与する為の電極薄膜を配置して成る構造を有す
   ることを特徴とする集積型半導体光源。
2. （２）前記他の光導波路がII−VI族化合物半導体エピタ
   キシアル層よりなることを特徴とする請求項１記載の集
   積型半導体光源。