JPH033287A - 二次高調波発生デバイス - Google Patents
二次高調波発生デバイスInfo
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- JPH033287A JPH033287A JP13681089A JP13681089A JPH033287A JP H033287 A JPH033287 A JP H033287A JP 13681089 A JP13681089 A JP 13681089A JP 13681089 A JP13681089 A JP 13681089A JP H033287 A JPH033287 A JP H033287A
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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
〔産業上の利用分野Ｊ
本発明は集積化されていることを特徴とする半導体レー
ザ光の高出カニ次高調波を発生せしめるデバイスの構造
に関する。 〔従来の技術ｌ 従来より半導体レーザ光の二次高調波発生（以下ＳＨＧ
と略称）の試みが為され、アプライド・フィジックス・
レクーズ（Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｒｓ ） Ｖｏｌ、３５． Ｎｏ、６ （１９７９）
Ｐ、 ４６１〜Ｐ、４６３や、日経二ニーマテリアル１
９８７年４月２０日号Ｐ、９６〜Ｐ、１０５に見られる
ように、半導体レーザと導波路型ＳＨＧ素子とをモジュ
ール化するもの等が考案されている。 例えば、ＡＪＺＧａＡｓ系の８４０オングストローム波
長の半導体レーザ光を光ピツクアップ用コリメータレン
ズ（開口数０．３）とフォーカシングレンズ（開口数０
．６）で、Ｌ ｉ ＮｂＯ５単結晶よりなる導波路型Ｓ
ＨＧ素子の導波路端面に集光し結合させ、該導波路内で
、ＳＨＧを発生させるものである。該モジエール全体の
寸法の一例は、ｌＯＸ１０Ｘｌ０Ｘ３０’である。ＳＨ
Ｇ先出力の一例は、１ｍＷである。 ［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、前述のモジュールには以下の課題が残され
ている。 １ モジュール化されているため、光電子集積回路の一
構成素子として、ブレーナ集積が不可能。 ２．ＳＨＧ素子として極めて高品質な大型単結晶を必要
とするため、製造コストが高くなる。 ３、光導波路は、通常１μオーダーの薄膜の層であるた
め、半導体レーザの光・導波路とＳ［（Ｇ素子の光導波
路の中心位置合せ、平行度調整等に厳密性を要求され、
複雑な技術であり、作業性が悪い。 ４、ＳＨＧ変換効率が低く、光出力として１ｍＷレベル
以下である。 ５、ＬｉＮｂＯ５単結晶は、可視波長域で光ダメージを
起こし易く、不安定である。 本発明は、かかる課題を解決するもので、その目的とす
るところは、半導体エピタキシアル技術を全面的に応用
して、ブレーナ集積型のデバイスを得ることにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の集積型二次高調波発生デバイスは、前記課題の
解決のため、その手段として以下の構成要件を具備する
ことを特徴とする。 １、ＳＨＧ用結晶材料として、化合物半導体の超格子構
造を選択する。 ２、前記化合物半導体は、半導体レーザ基板面上にＭＯ
ＣＶＤエピタキシアル成長を行なう。 ３、前記エピタキシアル成長は、選択的に形成すること
を含む。 ４、前記ＳＨＧ機能部は、光導波路構造を有する。 ５、前記光導波路は、半導体レーザの光共振器即ち活性
層を含む平面上に構成され、レーザ光は直接的に５）Ｉ
Ｇ結晶に入射する。 ６、半導体レーザ発振条件の設定は、半導体レーザの光
導波路とこれに結合されているＳ ＨＧ ｉｌ！能部の
光導波路の両路波路を含んで構成することを前提とする
。即ち、レーザ共振器内に前記ＳＨＧ結晶が配置される
。 ７、レーザ光とＳＨＧ光の位相整合は、光導波路のモー
ド分散を利用して、励起波の低次モードとＳＨＧ波の高
次モードの各々の有効屈折率を一致させることにより実
現する。 ８、前記ＳＨＧ光導波路を複数配置し、且つ互に光学的
に結合せしめ、複数のＳＨＧ光は全て同一位相とする。 〔実 施 例〕 本実施例は以下の設定である・。 １、励起レーザ光は、Ｐ−ＩｎｙＧａｒｙＡｓ（ｙ＝０
．０５）組成の活性層の発振波長１１０００ｎ光。 ２、ＳＨＧ光は、化合物半導体Ｚｎ５ｅ及びＺｎ５ａ交
互工ピタキシアル単結晶積層によりＳＨＧ変換され発生
する。 ３、前記化合物半導体超格子積層は光導波路を形成し、
クラッド層は化合物半導体Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ （ｘ
＝０．５〜０．７）のＭＯＣＶＤエピタキシアル贋で形
成する。 ４、基本励起レーザ光とＳＨＧ光の位相整合は、前記光
導波路の厚みを制（卸して有効屈折率のマツチングをと
る。 ５、レーザ共振器は、ファプリーベロー型である。 ６、ｎ−ＧａＡｓ基板面の結晶方位は、＜１１０〉であ
り、従って、ＳＨＧ結晶層もこの方位にエピタキシアル
成長する。 ７、前記ＳＨＧ光導波路は、平行に１０本配置し、隣接
光導波路同志は光結合される６次に、機能及び構造につ
いて述べる。第１図は、本発明の一実施例を示す平面概
略図である。 全体がｎ−ＧａＡｓ基板上にモノリシックに形成され、
１０１はレーザ発振部、１０２はＳＨＧ用先用液導波路
０３はレーザ光閉じ込め用誘電体膜で、１０２の結晶膜
と同一である。レーザ発振部１０１は、同一特性のレー
ザをｌＯ個平行に配置し、且つ、全てのレーザ発振部は
、光閉じ込め用誘電体１０３を介して光学的に結合せし
めている。即ち、レーザ光エネルギーの一部は、１０３
に浸透して、隣接するレーザ共振器に到達している。こ
の光結合により、１０個のレーザ光は全て同一位相であ
る。ＳＨＧ光導波路１０２は、レーザ光の延長線上にあ
り、レーザ共振器と同一平面に配置されている。該光導
波路１０２内で、ＳＨＧが発生する。１０２膜の厚みを
調整して、レーザ光と５）ＩＧ光の位置整合をとってい
る。さらに、光導波路１０２は隣接する光導波路と光結
合されているので、発生した１０本の５）ＩＧ光は全て
同一位相となり、実用上は１．１本の光束として取扱え
ることになる。従って、１０倍の光エネルギーが出力さ
れることになる。 次に、本発明構造の製法について述べる。 第２図は、本発明一実施例を示す第１図の半導体レーザ
部断面構造を示す図である。２０はｎ −ＧａＡｓ基板
、２１はｎ−ＧａＡｓバッファー層、２２はｎ−Ａ ｌ
ｘＧａ＋−＋＋ Ａｓ （ｘ＝０．１）、２３はｎ−
Ｉ ｎｙＧａ＋−ｙ Ａｓ （ｙ＝０．０５）、２４は
ｎ−ＡｌｘＧａ＋−＋＋ Ａｓ（ｘ＝Ｏ，ｌ）、２５は
Ｐ −Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ ｌ−ｘ Ａ ５（ｘ＝０．
１）、２６はｎ−ＧａＡｓキャップ層、２７はＳｔｏｗ
膜、２８はＺｎ拡散領域を示し、ｎ−ＡｌｘＧａ＋−＋
＋ Ａｓ層２２とｎ−ＧａＡＳバッファー層２１の境界
までの深さに拡散する。その結果として、ｎ−ＩｎｙＧ
ａｒｙＡｓ（ｙ＝０．０５）層２３の一部分２′にＺｎ
が拡散されＰ型になった部分が活性層を形成する。前述
の各層はＭＯＣＶＤ法により基板２０の上にエピタキシ
アル成長する。ＭＯＣＶＤ条件は概略以下の如くである
。 基板温度 ： ７６０＠〜８２０℃圧力
： ７６０Ｔｏｒｒ Ｖ族／ ＩＩＩ族比 ＝ ５０〜１００成長速度
：０．０７μｍ／ｍｉｎＭＯＣＶＤ原料ガスは、トリメ
チルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルイ
ンジウム及びアルシンである。Ｚｎ拡散領域の形成は、
周知の拡散方法による。５ｉＯａ膜２７に２μ×１５０
μの窓を開け、６００℃〜６５０℃で拡散する。Ｚｎ濃
度は１ｘｌＯ”／ｃｒｎ’である。 次に、第１図のＳＨＧ機能部分１０２を形成するために
、第１図レーザ部１０２以外の部分をエツチングにより
、第２図ｎ−ＧａＡｓバッファー層２１まで除去する。 該露出ｎ−ＧａＡｓ２１表面上に、ＳＨＧ機能光導波路
を構成するＺｎ５ｘＳ ｅｌ−＋＋クラッド層及び導波
路層をエピタキシアル成長する。該エツチングは、ＥＣ
Ｒ方式プラズマ装置によりＲＩＢＥ法による。エツチン
グガスはＣａ２．を採用した。ＲＩＢＥプロセスの方が
化学エツチングプロセスに比較して、エツチング表面が
極めて平滑になり、かつ、コーナ一部分が直角に形成さ
れる。従って、次ステツプのエピタキシアル成長用表面
として良好な表面が得られる１次に、第１図のレーザ部
１０２、斜線部１０６を酸化硅素（Ｓ ｉ Ｏｘ ）
ｔ’？スクしテ、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体層を選択エ
ビクキシアル成長する。即ち、１０２，１０３の部分で
ある。１０２部分は光導波路となり、１０３部分はレー
ザ光の閉じ込めに利用される。これ等は同時に形成され
るが、膜構造及び寸法は光導波路１０２に合せ込む。１
０３はレーザ共振器１０２材質より低屈折率を有する誘
電体であればよい。この１０３層により、レーザ共振器
横方向の光閉じ込めを行なう。同時に、該共振器の側面
を保護することになる。 ５ＨＧＩｉｌ能部のエビクキシアル成長方法を第３図に
より説明する。初めに、ＧａＡＳ基板３４上に熱ＣＶＤ
法等によりマスク３４のＳ ｉ Ｏ２を堆積する。この
状態が第３図（ａ）である。次にフォトリソグラフィ技
術によりＳｉＯ□のバターニングを行なう、このとき導
波路層を形成する部分のＳ ｉ Ｏａをエツチングによ
り除去する。この状態が第３図（ｂ）である、バターニ
ングされた５ｉＯ８をマスクとして選択エビクキシアル
成長によりクラッド層のＺ ｎ Ｓ ｎ Ｓ ｅ １−
１１３２、さらにその上に導波路層３３を同一の成長炉
内で連続して形成する。このときマスクのＳｉＯ２上に
は堆積物がなく第３図（Ｃ）の如き状態となる。該選択
エピタキシアル成長は以下の方法で実現できる。原料と
してＺｎ、Ｓ及びＳｅの有機化合物を用い、成長圧力が
１ｏＯＴｏｒｒ以下、成長温度が４００℃以上７００℃
以下、Ｖｌ族原料とＩＩＩ族原材原料ル比が６以下の条
件で減圧ＭＯＣＶＤ法又はＭＯＭＢＥ法により実施する
。Ｚ ｎ Ｓ ／ Ｚ ｎ Ｓｅ超格子エピタキシアル
膜は、原料のＳ及びＳｅの有機化合物蒸気の供給を予め
設定された時間シーフェンスに従って交互に行なうこと
により、−層あたり１０〜１００オングストロームの厚
みの膜を次々に積層する。前記膜層を形成した後、弗酸
系エッチセントによりＳｉＯ・２を除去し、第３図（ｄ
）の如く光導波路が完成する。°前記の例では、マスク
材として５ｉＯ−を用いたが、５ｉｓＮ４等の他の誘電
体薄膜又はＷ等の金属薄膜も同様に用いることができる
。さらに、Ｚ ｎ Ｓ ／ Ｚ ｎＳｅ超格子エピタキ
シアル膜な用いたが、ＣｄＳ ／ Ｃｄ Ｓ ｅ超格子
、Ｚ ｎ Ｔ ｅ ／ Ｚ ｎ Ｓ ｅ超格子、ＣｄＳ
ｅ／Ｚｎ５ｅｌ格子、Ｃｄ Ｓ ／ Ｚ ｎ Ｓ超格子
もまた適用できる。 また、レーザ励起光とＳＨＧ光の位相整合をとるために
、光導波路層の幅、厚さ及び長さは制限される。各寸法
を変動させて、励起レーザ光ＴＥＯ次モードとＳＨＧ光
ＴＥ２次モードとが一致する寸法を設定する。さらに、
光導波路１０２の出射端面１０ＢとＩ ｎｙＧａ＋−ｙ
Ａｓ端面１０７でレーザ共振器を形成する１両端面と
もへき開面とする。該界面は光反射率を調整するため薄
膜蒸着を行なう、端面１０７はＡｎ膜とし、端面１０８
は周知の干渉フィルターとする。端面１０７の反射率は
１００％に近づけ、端面１０８は励起レーザ光を反射し
ＳＨＧ光は透過する如く設定する。 光導波路部１０２の光導波路層の厚みは、０．５〜２ミ
クロン、横幅はレーザ共振器と同等の３〜５ミクロン、
長さは１〜２ｍｍで、前記モード分散による位相整合は
とれる。レーザ共振器及び光導波路の横方向間隔は１ミ
クロン前後で光結合させることができる。 フォトリソグラフィー技術の精度が確保できるときは問
題がないが、精度が悪いときには、レーザ光のＳＨＧ光
の位相整合がとり難くなることがある。これに対しては
１本例では、光導波路の材質カ月１−Ｖｌ族化合物半導
体であるので、該光導波路部１０２の上面に該部分全面
に金属を蒸着せしめて、ショットキバリアーを構成して
、別途用意される直流電圧源より電圧を印加して、空乏
層を光導波路に広げることにより、電界効果による屈折
率変化を利用して有効屈折率を調整することができる。 かくの如くに、最適位相整合条件が達成できる１以上の
結果、波長５００ｎｍのＳＨＧ光の出力２５ｍＷが実現
できた。レーザ光は５０ｍＷＺ本である。
ザ光の高出カニ次高調波を発生せしめるデバイスの構造
に関する。 〔従来の技術ｌ 従来より半導体レーザ光の二次高調波発生（以下ＳＨＧ
と略称）の試みが為され、アプライド・フィジックス・
レクーズ（Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅ
ｒｓ ） Ｖｏｌ、３５． Ｎｏ、６ （１９７９）
Ｐ、 ４６１〜Ｐ、４６３や、日経二ニーマテリアル１
９８７年４月２０日号Ｐ、９６〜Ｐ、１０５に見られる
ように、半導体レーザと導波路型ＳＨＧ素子とをモジュ
ール化するもの等が考案されている。 例えば、ＡＪＺＧａＡｓ系の８４０オングストローム波
長の半導体レーザ光を光ピツクアップ用コリメータレン
ズ（開口数０．３）とフォーカシングレンズ（開口数０
．６）で、Ｌ ｉ ＮｂＯ５単結晶よりなる導波路型Ｓ
ＨＧ素子の導波路端面に集光し結合させ、該導波路内で
、ＳＨＧを発生させるものである。該モジエール全体の
寸法の一例は、ｌＯＸ１０Ｘｌ０Ｘ３０’である。ＳＨ
Ｇ先出力の一例は、１ｍＷである。 ［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、前述のモジュールには以下の課題が残され
ている。 １ モジュール化されているため、光電子集積回路の一
構成素子として、ブレーナ集積が不可能。 ２．ＳＨＧ素子として極めて高品質な大型単結晶を必要
とするため、製造コストが高くなる。 ３、光導波路は、通常１μオーダーの薄膜の層であるた
め、半導体レーザの光・導波路とＳ［（Ｇ素子の光導波
路の中心位置合せ、平行度調整等に厳密性を要求され、
複雑な技術であり、作業性が悪い。 ４、ＳＨＧ変換効率が低く、光出力として１ｍＷレベル
以下である。 ５、ＬｉＮｂＯ５単結晶は、可視波長域で光ダメージを
起こし易く、不安定である。 本発明は、かかる課題を解決するもので、その目的とす
るところは、半導体エピタキシアル技術を全面的に応用
して、ブレーナ集積型のデバイスを得ることにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の集積型二次高調波発生デバイスは、前記課題の
解決のため、その手段として以下の構成要件を具備する
ことを特徴とする。 １、ＳＨＧ用結晶材料として、化合物半導体の超格子構
造を選択する。 ２、前記化合物半導体は、半導体レーザ基板面上にＭＯ
ＣＶＤエピタキシアル成長を行なう。 ３、前記エピタキシアル成長は、選択的に形成すること
を含む。 ４、前記ＳＨＧ機能部は、光導波路構造を有する。 ５、前記光導波路は、半導体レーザの光共振器即ち活性
層を含む平面上に構成され、レーザ光は直接的に５）Ｉ
Ｇ結晶に入射する。 ６、半導体レーザ発振条件の設定は、半導体レーザの光
導波路とこれに結合されているＳ ＨＧ ｉｌ！能部の
光導波路の両路波路を含んで構成することを前提とする
。即ち、レーザ共振器内に前記ＳＨＧ結晶が配置される
。 ７、レーザ光とＳＨＧ光の位相整合は、光導波路のモー
ド分散を利用して、励起波の低次モードとＳＨＧ波の高
次モードの各々の有効屈折率を一致させることにより実
現する。 ８、前記ＳＨＧ光導波路を複数配置し、且つ互に光学的
に結合せしめ、複数のＳＨＧ光は全て同一位相とする。 〔実 施 例〕 本実施例は以下の設定である・。 １、励起レーザ光は、Ｐ−ＩｎｙＧａｒｙＡｓ（ｙ＝０
．０５）組成の活性層の発振波長１１０００ｎ光。 ２、ＳＨＧ光は、化合物半導体Ｚｎ５ｅ及びＺｎ５ａ交
互工ピタキシアル単結晶積層によりＳＨＧ変換され発生
する。 ３、前記化合物半導体超格子積層は光導波路を形成し、
クラッド層は化合物半導体Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ （ｘ
＝０．５〜０．７）のＭＯＣＶＤエピタキシアル贋で形
成する。 ４、基本励起レーザ光とＳＨＧ光の位相整合は、前記光
導波路の厚みを制（卸して有効屈折率のマツチングをと
る。 ５、レーザ共振器は、ファプリーベロー型である。 ６、ｎ−ＧａＡｓ基板面の結晶方位は、＜１１０〉であ
り、従って、ＳＨＧ結晶層もこの方位にエピタキシアル
成長する。 ７、前記ＳＨＧ光導波路は、平行に１０本配置し、隣接
光導波路同志は光結合される６次に、機能及び構造につ
いて述べる。第１図は、本発明の一実施例を示す平面概
略図である。 全体がｎ−ＧａＡｓ基板上にモノリシックに形成され、
１０１はレーザ発振部、１０２はＳＨＧ用先用液導波路
０３はレーザ光閉じ込め用誘電体膜で、１０２の結晶膜
と同一である。レーザ発振部１０１は、同一特性のレー
ザをｌＯ個平行に配置し、且つ、全てのレーザ発振部は
、光閉じ込め用誘電体１０３を介して光学的に結合せし
めている。即ち、レーザ光エネルギーの一部は、１０３
に浸透して、隣接するレーザ共振器に到達している。こ
の光結合により、１０個のレーザ光は全て同一位相であ
る。ＳＨＧ光導波路１０２は、レーザ光の延長線上にあ
り、レーザ共振器と同一平面に配置されている。該光導
波路１０２内で、ＳＨＧが発生する。１０２膜の厚みを
調整して、レーザ光と５）ＩＧ光の位置整合をとってい
る。さらに、光導波路１０２は隣接する光導波路と光結
合されているので、発生した１０本の５）ＩＧ光は全て
同一位相となり、実用上は１．１本の光束として取扱え
ることになる。従って、１０倍の光エネルギーが出力さ
れることになる。 次に、本発明構造の製法について述べる。 第２図は、本発明一実施例を示す第１図の半導体レーザ
部断面構造を示す図である。２０はｎ −ＧａＡｓ基板
、２１はｎ−ＧａＡｓバッファー層、２２はｎ−Ａ ｌ
ｘＧａ＋−＋＋ Ａｓ （ｘ＝０．１）、２３はｎ−
Ｉ ｎｙＧａ＋−ｙ Ａｓ （ｙ＝０．０５）、２４は
ｎ−ＡｌｘＧａ＋−＋＋ Ａｓ（ｘ＝Ｏ，ｌ）、２５は
Ｐ −Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ ｌ−ｘ Ａ ５（ｘ＝０．
１）、２６はｎ−ＧａＡｓキャップ層、２７はＳｔｏｗ
膜、２８はＺｎ拡散領域を示し、ｎ−ＡｌｘＧａ＋−＋
＋ Ａｓ層２２とｎ−ＧａＡＳバッファー層２１の境界
までの深さに拡散する。その結果として、ｎ−ＩｎｙＧ
ａｒｙＡｓ（ｙ＝０．０５）層２３の一部分２′にＺｎ
が拡散されＰ型になった部分が活性層を形成する。前述
の各層はＭＯＣＶＤ法により基板２０の上にエピタキシ
アル成長する。ＭＯＣＶＤ条件は概略以下の如くである
。 基板温度 ： ７６０＠〜８２０℃圧力
： ７６０Ｔｏｒｒ Ｖ族／ ＩＩＩ族比 ＝ ５０〜１００成長速度
：０．０７μｍ／ｍｉｎＭＯＣＶＤ原料ガスは、トリメ
チルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルイ
ンジウム及びアルシンである。Ｚｎ拡散領域の形成は、
周知の拡散方法による。５ｉＯａ膜２７に２μ×１５０
μの窓を開け、６００℃〜６５０℃で拡散する。Ｚｎ濃
度は１ｘｌＯ”／ｃｒｎ’である。 次に、第１図のＳＨＧ機能部分１０２を形成するために
、第１図レーザ部１０２以外の部分をエツチングにより
、第２図ｎ−ＧａＡｓバッファー層２１まで除去する。 該露出ｎ−ＧａＡｓ２１表面上に、ＳＨＧ機能光導波路
を構成するＺｎ５ｘＳ ｅｌ−＋＋クラッド層及び導波
路層をエピタキシアル成長する。該エツチングは、ＥＣ
Ｒ方式プラズマ装置によりＲＩＢＥ法による。エツチン
グガスはＣａ２．を採用した。ＲＩＢＥプロセスの方が
化学エツチングプロセスに比較して、エツチング表面が
極めて平滑になり、かつ、コーナ一部分が直角に形成さ
れる。従って、次ステツプのエピタキシアル成長用表面
として良好な表面が得られる１次に、第１図のレーザ部
１０２、斜線部１０６を酸化硅素（Ｓ ｉ Ｏｘ ）
ｔ’？スクしテ、ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体層を選択エ
ビクキシアル成長する。即ち、１０２，１０３の部分で
ある。１０２部分は光導波路となり、１０３部分はレー
ザ光の閉じ込めに利用される。これ等は同時に形成され
るが、膜構造及び寸法は光導波路１０２に合せ込む。１
０３はレーザ共振器１０２材質より低屈折率を有する誘
電体であればよい。この１０３層により、レーザ共振器
横方向の光閉じ込めを行なう。同時に、該共振器の側面
を保護することになる。 ５ＨＧＩｉｌ能部のエビクキシアル成長方法を第３図に
より説明する。初めに、ＧａＡＳ基板３４上に熱ＣＶＤ
法等によりマスク３４のＳ ｉ Ｏ２を堆積する。この
状態が第３図（ａ）である。次にフォトリソグラフィ技
術によりＳｉＯ□のバターニングを行なう、このとき導
波路層を形成する部分のＳ ｉ Ｏａをエツチングによ
り除去する。この状態が第３図（ｂ）である、バターニ
ングされた５ｉＯ８をマスクとして選択エビクキシアル
成長によりクラッド層のＺ ｎ Ｓ ｎ Ｓ ｅ １−
１１３２、さらにその上に導波路層３３を同一の成長炉
内で連続して形成する。このときマスクのＳｉＯ２上に
は堆積物がなく第３図（Ｃ）の如き状態となる。該選択
エピタキシアル成長は以下の方法で実現できる。原料と
してＺｎ、Ｓ及びＳｅの有機化合物を用い、成長圧力が
１ｏＯＴｏｒｒ以下、成長温度が４００℃以上７００℃
以下、Ｖｌ族原料とＩＩＩ族原材原料ル比が６以下の条
件で減圧ＭＯＣＶＤ法又はＭＯＭＢＥ法により実施する
。Ｚ ｎ Ｓ ／ Ｚ ｎ Ｓｅ超格子エピタキシアル
膜は、原料のＳ及びＳｅの有機化合物蒸気の供給を予め
設定された時間シーフェンスに従って交互に行なうこと
により、−層あたり１０〜１００オングストロームの厚
みの膜を次々に積層する。前記膜層を形成した後、弗酸
系エッチセントによりＳｉＯ・２を除去し、第３図（ｄ
）の如く光導波路が完成する。°前記の例では、マスク
材として５ｉＯ−を用いたが、５ｉｓＮ４等の他の誘電
体薄膜又はＷ等の金属薄膜も同様に用いることができる
。さらに、Ｚ ｎ Ｓ ／ Ｚ ｎＳｅ超格子エピタキ
シアル膜な用いたが、ＣｄＳ ／ Ｃｄ Ｓ ｅ超格子
、Ｚ ｎ Ｔ ｅ ／ Ｚ ｎ Ｓ ｅ超格子、ＣｄＳ
ｅ／Ｚｎ５ｅｌ格子、Ｃｄ Ｓ ／ Ｚ ｎ Ｓ超格子
もまた適用できる。 また、レーザ励起光とＳＨＧ光の位相整合をとるために
、光導波路層の幅、厚さ及び長さは制限される。各寸法
を変動させて、励起レーザ光ＴＥＯ次モードとＳＨＧ光
ＴＥ２次モードとが一致する寸法を設定する。さらに、
光導波路１０２の出射端面１０ＢとＩ ｎｙＧａ＋−ｙ
Ａｓ端面１０７でレーザ共振器を形成する１両端面と
もへき開面とする。該界面は光反射率を調整するため薄
膜蒸着を行なう、端面１０７はＡｎ膜とし、端面１０８
は周知の干渉フィルターとする。端面１０７の反射率は
１００％に近づけ、端面１０８は励起レーザ光を反射し
ＳＨＧ光は透過する如く設定する。 光導波路部１０２の光導波路層の厚みは、０．５〜２ミ
クロン、横幅はレーザ共振器と同等の３〜５ミクロン、
長さは１〜２ｍｍで、前記モード分散による位相整合は
とれる。レーザ共振器及び光導波路の横方向間隔は１ミ
クロン前後で光結合させることができる。 フォトリソグラフィー技術の精度が確保できるときは問
題がないが、精度が悪いときには、レーザ光のＳＨＧ光
の位相整合がとり難くなることがある。これに対しては
１本例では、光導波路の材質カ月１−Ｖｌ族化合物半導
体であるので、該光導波路部１０２の上面に該部分全面
に金属を蒸着せしめて、ショットキバリアーを構成して
、別途用意される直流電圧源より電圧を印加して、空乏
層を光導波路に広げることにより、電界効果による屈折
率変化を利用して有効屈折率を調整することができる。 かくの如くに、最適位相整合条件が達成できる１以上の
結果、波長５００ｎｍのＳＨＧ光の出力２５ｍＷが実現
できた。レーザ光は５０ｍＷＺ本である。
以上説明した如くに１本発明は以下の効果を有する。
１、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、ブレーナ集積
できる。 ３、良質な大型単結晶が不要になる。 ４．２５ｍＷクラスの半導体レーザが実現でき、４０ｍ
Ｗクラスも期待できる。（波長５００ｎｍ） ５、従来のＩＣ技術の応用で製作できる。 ６、従って、大量生産が可能で、製造コストの低減が可
能である。 Ｔ、ＳＨＧ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。 ８、超格子エピタキシアル膜層により、極めて高い非線
型光学定数が得られ、高変換効率が実現できた。 前記のとおり、きわめて広汎に、有用な効果をもたらす
と期待され、特に光磁気記憶装置システム及びレーザプ
リンター用光源として有用である。
に扱える。 ２、光電子集積回路の一構成素子として、ブレーナ集積
できる。 ３、良質な大型単結晶が不要になる。 ４．２５ｍＷクラスの半導体レーザが実現でき、４０ｍ
Ｗクラスも期待できる。（波長５００ｎｍ） ５、従来のＩＣ技術の応用で製作できる。 ６、従って、大量生産が可能で、製造コストの低減が可
能である。 Ｔ、ＳＨＧ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。 ８、超格子エピタキシアル膜層により、極めて高い非線
型光学定数が得られ、高変換効率が実現できた。 前記のとおり、きわめて広汎に、有用な効果をもたらす
と期待され、特に光磁気記憶装置システム及びレーザプ
リンター用光源として有用である。
第１図は本発明の一実施例を示す概略の平面図。
第２図は、本発明の一実施例における半導体レーザ部の
概略断面構造図。 第３図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例における５
ＨＧｉ能都光導波路の製造プロセスを説明する図。 １０１・・・レーザ発振部 １０２・・・ＳＨＧ光導波路 １０３・・・光閉じ込め誘電体層 １０４・・・レーザ駆動用リード線 １０５・・・レーザ駆動用電極バッド １０６・・・光閉じ込め用凹部 １０７・・・へき開面（レーザ発光部）１０８・・・へ
き開面（ＳＨＧ機能部）２０ ・・・ｎ−ＧａＡｓ基板 ２１・・・ｎ−ＱａＡｓバッファー層 ２２− ＝ −ｎ−Ａｌ２ｘＧａ＋−ｘ Ａｓ２３ ・
−−１ｎ３／Ｇａ＋−ｙ Ａｓ２４−−− ｎ−Ａｌ２
ｘＧａ＋−ｘ Ａｓ２５ ・・・Ｐ−Ａｌ２ｘＧａ＋−
ｍ Ａｓ２６− ・・ｎ−ＧａＡｓ ２７・・・５ｉｎｓ膜 ２８・・・Ｚｎ拡散領域（斜線部） ３１・・・ＧａＡｓ基板 ３２・・・Ｚｎ５ｘＳｅ１−１Ｉクラッド層３３・・・
超格子構造光導波路 ３４・・・ＳｉＯ２マスク ９ ｃｄ）
概略断面構造図。 第３図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例における５
ＨＧｉ能都光導波路の製造プロセスを説明する図。 １０１・・・レーザ発振部 １０２・・・ＳＨＧ光導波路 １０３・・・光閉じ込め誘電体層 １０４・・・レーザ駆動用リード線 １０５・・・レーザ駆動用電極バッド １０６・・・光閉じ込め用凹部 １０７・・・へき開面（レーザ発光部）１０８・・・へ
き開面（ＳＨＧ機能部）２０ ・・・ｎ−ＧａＡｓ基板 ２１・・・ｎ−ＱａＡｓバッファー層 ２２− ＝ −ｎ−Ａｌ２ｘＧａ＋−ｘ Ａｓ２３ ・
−−１ｎ３／Ｇａ＋−ｙ Ａｓ２４−−− ｎ−Ａｌ２
ｘＧａ＋−ｘ Ａｓ２５ ・・・Ｐ−Ａｌ２ｘＧａ＋−
ｍ Ａｓ２６− ・・ｎ−ＧａＡｓ ２７・・・５ｉｎｓ膜 ２８・・・Ｚｎ拡散領域（斜線部） ３１・・・ＧａＡｓ基板 ３２・・・Ｚｎ５ｘＳｅ１−１Ｉクラッド層３３・・・
超格子構造光導波路 ３４・・・ＳｉＯ２マスク ９ ｃｄ）
Claims (1)
- 化合物半導体よりなり、発光機能を有する光導波路と他
の光導波路が同一平面上に配置され、前記２つの光導波
路を含んでレーザ共振器を形成し、且つ、隣接する該レ
ーザ共振器が光結合して為る構造を有する二次高調波発
生デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13681089A JPH033287A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 二次高調波発生デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13681089A JPH033287A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 二次高調波発生デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033287A true JPH033287A (ja) | 1991-01-09 |
Family
ID=15184037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13681089A Pending JPH033287A (ja) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | 二次高調波発生デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH033287A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237636A (en) * | 1991-06-14 | 1993-08-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting apparatus |
| WO2005083505A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-09 | Mcgill University | Apparatus for efficient optical frequency conversion |
-
1989
- 1989-05-30 JP JP13681089A patent/JPH033287A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5237636A (en) * | 1991-06-14 | 1993-08-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting apparatus |
| WO2005083505A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-09 | Mcgill University | Apparatus for efficient optical frequency conversion |
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