JPH0373935A - 発光装置及びその製造方法及び光メモリー装置 - Google Patents
発光装置及びその製造方法及び光メモリー装置Info
- Publication number
- JPH0373935A JPH0373935A JP1194495A JP19449589A JPH0373935A JP H0373935 A JPH0373935 A JP H0373935A JP 1194495 A JP1194495 A JP 1194495A JP 19449589 A JP19449589 A JP 19449589A JP H0373935 A JPH0373935 A JP H0373935A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- emitting device
- light emitting
- compound semiconductor
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Head (AREA)
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］
本発明は集積化されていることを特徴とする特半導体レ
ーザ光の第２次高調波を発生（Ｓｅｃ。
ーザ光の第２次高調波を発生（Ｓｅｃ。
ｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ。
以下ＳＨＧと略す）せしめる発光装置の構造及び製造方
法及びその応用装置に関するものである。
法及びその応用装置に関するものである。
［従来技術］
従来の半導体レーザ光のＳ ＨＧを発生せしめる発光装
置は、特開昭５１−１４２２８４に見られるようなもの
であった。第１０図に示すようにＡＩ ＧａＡｓ系の半
導体レーザ（１００１）とＬｉＮｂＯ３等の薄膜光導波
路型のＳＨＧ装置（１００２）を、ハイブリッドに集積
するものであった。
置は、特開昭５１−１４２２８４に見られるようなもの
であった。第１０図に示すようにＡＩ ＧａＡｓ系の半
導体レーザ（１００１）とＬｉＮｂＯ３等の薄膜光導波
路型のＳＨＧ装置（１００２）を、ハイブリッドに集積
するものであった。
半導体レーザから発した波長８７０ｎｍのレーザ光は、
ＬｉＮｂ０ａ薄膜光導波路型のＳＨＧ装置に入射し、Ｌ
ｆＮｂＯａ薄膜の非線形効果によって、１／２の波長の
４３５ｎｍに変換されて出射光（１００３）として放射
される。
ＬｉＮｂ０ａ薄膜光導波路型のＳＨＧ装置に入射し、Ｌ
ｆＮｂＯａ薄膜の非線形効果によって、１／２の波長の
４３５ｎｍに変換されて出射光（１００３）として放射
される。
または、特開昭６０−１１２０２３に見られるようなも
のであった。第１１図に示すようにＡｌＧａＡｓ系の半
導体レーザ（１１０１）とＬｉＮｂｏ３等の薄膜光導波
路型のＳＨＧ装置（１１０２）をハイブリッドに集積し
、半導体レーザの出射光を効率よく薄膜光導波路に導入
するために、 （１１０３）の集光レンズを間に設置し
たものである。
のであった。第１１図に示すようにＡｌＧａＡｓ系の半
導体レーザ（１１０１）とＬｉＮｂｏ３等の薄膜光導波
路型のＳＨＧ装置（１１０２）をハイブリッドに集積し
、半導体レーザの出射光を効率よく薄膜光導波路に導入
するために、 （１１０３）の集光レンズを間に設置し
たものである。
入射スポットが、ちょうど薄膜光導波路に合えば、導波
路中の光密度を上げることができ、１／２波長への変換
効率を上げることができる。
路中の光密度を上げることができ、１／２波長への変換
効率を上げることができる。
［発明が解決しようとする課題及び目的〕しかし、前述
の従来技術は次のような課題を有していた。即ち、第１
０図に於いてはレーザ発振する活性層と薄膜光導波路の
高さを合わせることがきわめて困難である。更に、環境
温度等の変化に対して位置の変動が起こり易く、少しで
も、ずれれば薄膜光導波路中に光が導入されないという
問題点を有していた。更には、半導体レーザ光は、広が
って放射されるため、薄膜光導波路への結合効率は悪く
、これによっても変換効率の低下を招くという問題点を
有していた。第１１図に於いては集光レンズによって、
薄膜光導波路中の光密度を上げることができるが、この
場合にも１μｍ程度の厚さの導波路に焦点を合わせなく
てはならない。従って位置合わせが極めて難しく、更に
は、環境温度等によって容易に位置ずれを起こすという
問題点を有していた。
の従来技術は次のような課題を有していた。即ち、第１
０図に於いてはレーザ発振する活性層と薄膜光導波路の
高さを合わせることがきわめて困難である。更に、環境
温度等の変化に対して位置の変動が起こり易く、少しで
も、ずれれば薄膜光導波路中に光が導入されないという
問題点を有していた。更には、半導体レーザ光は、広が
って放射されるため、薄膜光導波路への結合効率は悪く
、これによっても変換効率の低下を招くという問題点を
有していた。第１１図に於いては集光レンズによって、
薄膜光導波路中の光密度を上げることができるが、この
場合にも１μｍ程度の厚さの導波路に焦点を合わせなく
てはならない。従って位置合わせが極めて難しく、更に
は、環境温度等によって容易に位置ずれを起こすという
問題点を有していた。
そこで本発明の目的とするところは、半導体レーザとＳ
ＨＧ素子をモノリシックに集積し、レーザ光とＳＨＧ素
子との結合効率が高く、且つ薄膜光導波路中の光パワー
密度が高い、従って第２高調波の変換効率が高い発光装
置であり、尚且つ環境の変化に対しても結合効率の変動
のない発光装置とその製造方法を提供するところにある
。
ＨＧ素子をモノリシックに集積し、レーザ光とＳＨＧ素
子との結合効率が高く、且つ薄膜光導波路中の光パワー
密度が高い、従って第２高調波の変換効率が高い発光装
置であり、尚且つ環境の変化に対しても結合効率の変動
のない発光装置とその製造方法を提供するところにある
。
［課題を解決するための手段］
本発明の発光装置は、同一半導体基板上に、少なくとも
層状のレーザ光発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光
導波路を有し、前記レーザ光発生部と前記光導波路が同
一平面上に配置されていることを特徴としている。
層状のレーザ光発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光
導波路を有し、前記レーザ光発生部と前記光導波路が同
一平面上に配置されていることを特徴としている。
更に、同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ光
発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、
前記レーザ光発生部と前記光導波路が同一平面上に配置
され、且つ各々の一端面が互いに接していることを特徴
としている。
発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、
前記レーザ光発生部と前記光導波路が同一平面上に配置
され、且つ各々の一端面が互いに接していることを特徴
としている。
更に、同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ発
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面のうち少なくとも一方の
端面を、レーザ部の発振波長の半分の光路長となる厚さ
の誘電体膜でコーティングしたことを特徴としている。
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面のうち少なくとも一方の
端面を、レーザ部の発振波長の半分の光路長となる厚さ
の誘電体膜でコーティングしたことを特徴としている。
更に、同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ発
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面がレーザ部の発振波長の
半分の距離だけ離して形成したことを特徴としている。
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面がレーザ部の発振波長の
半分の距離だけ離して形成したことを特徴としている。
更に、前記レーザ光発生部がｍ−ｖ族化合物半導体結晶
薄膜により構成され、前記第２次高調波発生薄膜光導波
路がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶薄膜により構成され
ていることを特徴としている。
薄膜により構成され、前記第２次高調波発生薄膜光導波
路がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶薄膜により構成され
ていることを特徴としている。
更に、前記第２次高調波発生光導波路が、前記半導体基
板上にリッジ形状のストライプを形成して成ることを特
徴としている。
板上にリッジ形状のストライプを形成して成ることを特
徴としている。
更に、前記第２次高調波発生光導波路が、■−■族化合
物半導体から成るクラッド層と、該クラッド層を構成す
る半導体より小さなバンドギャップを有するＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体から成る非線形光学媒体の光導波路から
構成されることを特徴としている。
物半導体から成るクラッド層と、該クラッド層を構成す
る半導体より小さなバンドギャップを有するＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体から成る非線形光学媒体の光導波路から
構成されることを特徴としている。
更に、前記第２次高調波発生光導波路が、前記リッジ形
状のストライプを有し、更に前記クラッド層と前記非線
形光導波路からなり、前記リッジ形状ストライプが前記
非線形光導波路を構成する半導体より小さな屈折率を有
するｎ−ｖｉ族化合物半導体により囲われていることを
特徴とする。
状のストライプを有し、更に前記クラッド層と前記非線
形光導波路からなり、前記リッジ形状ストライプが前記
非線形光導波路を構成する半導体より小さな屈折率を有
するｎ−ｖｉ族化合物半導体により囲われていることを
特徴とする。
更に、前記非線形光導波路の膜厚が、基本波と第２次高
調波の位相整合条件を満たす厚さであることを特徴とし
ている。
調波の位相整合条件を満たす厚さであることを特徴とし
ている。
更に、前記第２次高調波発生光導波路が、前記半導体基
板に形成されたストライプ状の溝内に配置され、且つ前
記基板面とほぼ同一の高さで形成されていることを特徴
としている。
板に形成されたストライプ状の溝内に配置され、且つ前
記基板面とほぼ同一の高さで形成されていることを特徴
としている。
更に、レーザ発振用光共振器がレーザ光発生部及び第２
次高調波発生光導波路を内部に含む対向２端面の反射鏡
により構成されることを特徴としている。
次高調波発生光導波路を内部に含む対向２端面の反射鏡
により構成されることを特徴としている。
更に、前記第２次高調波発生光導波路が、■−■族化合
物半導体より成る多層超格子構造であることを特徴とし
ている。
物半導体より成る多層超格子構造であることを特徴とし
ている。
更に、前記半導体レーザが、ｍ−ｖ族化合物半導体より
成る活性層、クラッド層及びコンタクト層から構成され
るダブルヘテロ構造を有し、前記活性層直上のクラッド
層の中間の深さまでエツチング除去されたストライプ状
のリブを有し、該リブの両側端はｎ−ｖ’ｉ族化合物半
導体層で埋め込まれていることを特徴としている。
成る活性層、クラッド層及びコンタクト層から構成され
るダブルヘテロ構造を有し、前記活性層直上のクラッド
層の中間の深さまでエツチング除去されたストライプ状
のリブを有し、該リブの両側端はｎ−ｖ’ｉ族化合物半
導体層で埋め込まれていることを特徴としている。
更に、前記ｍ−ｖ族化合物半導体層が、ＡｌＧａＡｓ混
晶から成ることを特徴としている。
晶から成ることを特徴としている。
更に、前記ｍ−ｖ族化合物半導体層が、ＩｎＧａＡｓＰ
混晶から威ることを特徴としている。
混晶から威ることを特徴としている。
更に、本発明の発光装置の製造方法は、前記第２次高調
波発生光導波路が、ＩＦ−ＶＩ族化合物半導体の選択的
エピタキシャル成長法により製造されることを特徴とし
ている。
波発生光導波路が、ＩＦ−ＶＩ族化合物半導体の選択的
エピタキシャル成長法により製造されることを特徴とし
ている。
更に、前記選択的エピタキシャル成長法が、■族及び■
族元素の有機化合物を原料として用いた有機金属気相成
長法であることを特徴としている。
族元素の有機化合物を原料として用いた有機金属気相成
長法であることを特徴としている。
更に、前記有機金属気相成長法が、前記ｎ−ｖｉ族化合
物半導体薄膜のエピタキシャル成長時の基板温度は３０
０℃以上７００ ”Ｃ以下であり、反応ガス圧力は３０
０Ｔｏｒｒ以下であり、■族原料に対する■族原料の供
給モル比が６以下であることを特徴としている。
物半導体薄膜のエピタキシャル成長時の基板温度は３０
０℃以上７００ ”Ｃ以下であり、反応ガス圧力は３０
０Ｔｏｒｒ以下であり、■族原料に対する■族原料の供
給モル比が６以下であることを特徴としている。
更に、半導体基板上に前記ダブルヘテロ構造を結晶成長
する工程と、該ダブルヘテロ構造の二部を基板表面に対
して垂直に前記活性層を含めてエツチング除去する工程
と、該工・１チング除去した基板表面上に誘電体膜を形
成する工程と、レーザ発振の共、振方向に沿って前記誘
電体膜をストライプ状にエツチング除去する工程と、前
記有機金属気相成長法により、選択的に前記ストライプ
部分にのみＩｆ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長させる
工程を含むことを特徴としている。
する工程と、該ダブルヘテロ構造の二部を基板表面に対
して垂直に前記活性層を含めてエツチング除去する工程
と、該工・１チング除去した基板表面上に誘電体膜を形
成する工程と、レーザ発振の共、振方向に沿って前記誘
電体膜をストライプ状にエツチング除去する工程と、前
記有機金属気相成長法により、選択的に前記ストライプ
部分にのみＩｆ−ＶＩ族化合物半導体を結晶成長させる
工程を含むことを特徴としている。
更に、本発明の光メモリー装置は、同一半導体基板上に
、少なくとも層状のｍ−ｖ族化合物半導体よりなるレー
ザ光発生部と、薄膜層状のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体よ
りなる第２次高調波発生光導波路を有し、前記レーザ光
発生部と前記光導波路が同一平面上に配置された発光装
置を光源に用いたことを特徴としている。
、少なくとも層状のｍ−ｖ族化合物半導体よりなるレー
ザ光発生部と、薄膜層状のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体よ
りなる第２次高調波発生光導波路を有し、前記レーザ光
発生部と前記光導波路が同一平面上に配置された発光装
置を光源に用いたことを特徴としている。
［実 施 例］
第１図は本発明の１実施例を示す構造斜視図である。ｎ
型ＧａＡｓ基板（１０１）上に、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ
から成るダブルヘテロ接合の半導体レーザ（１０２）と
、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘから成るリッジ型光導波路（１０
３）が、モノリシックに集積されている。（１０２）と
（１０３）は端面において互いに接している。半導体レ
ーザ後面にはレ−ザ発振波長λに対して高反射率となる
誘電体多層膜（１０４）が形成され、リッジ型光導波路
側端面にはλ／２の波長に対して透過となる誘電体膜（
１０５）が形成されている。レーザ発振の共振器は、こ
れらの誘電体膜反射ミラーの間において形成され、 （
１０３）の導波路中の光エネルギーが大きくなる密度分
布となる。
型ＧａＡｓ基板（１０１）上に、ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ
から成るダブルヘテロ接合の半導体レーザ（１０２）と
、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘから成るリッジ型光導波路（１０
３）が、モノリシックに集積されている。（１０２）と
（１０３）は端面において互いに接している。半導体レ
ーザ後面にはレ−ザ発振波長λに対して高反射率となる
誘電体多層膜（１０４）が形成され、リッジ型光導波路
側端面にはλ／２の波長に対して透過となる誘電体膜（
１０５）が形成されている。レーザ発振の共振器は、こ
れらの誘電体膜反射ミラーの間において形成され、 （
１０３）の導波路中の光エネルギーが大きくなる密度分
布となる。
半導体レーザ部のＡ−Ａ’ に於ける断面構造図を第２
図に、光導波路部のＢ−Ｂ’ に於ける断面構造図を第
３図に示す。まず第２図の半導体レーザ部の構造につい
て説明する。 （２０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上
に、 （２０２）のｎ型ＧａＡｓバッファ層、（２０３
）のｎ型Ａ １ ｘＧ ａ Ｉ−ｘＡｓ （ｘ層０．３
５）クラッド層、 （２０４）のＧａＡｓ活性層、 （
２０５）の逆メサ形状リブ型に形成されたｐ型Ａ １
ｘＧ ａ １−ＸＡ Ｓ （Ｘ ＝ ０． ３５）クラ
ッド層及び（２０７）のｐ型ＧａＡｓコンタクト層から
なり、前記リブの両端は（２０６）のＺｎ５ｘＳｅ＋−
ｘ（Ｘ＝０．０６）のｎ−ＶＩ族化合物半導体三元混晶
で埋め込まれた構造である。
図に、光導波路部のＢ−Ｂ’ に於ける断面構造図を第
３図に示す。まず第２図の半導体レーザ部の構造につい
て説明する。 （２０１）のｎ型ＧａＡｓ単結晶基板上
に、 （２０２）のｎ型ＧａＡｓバッファ層、（２０３
）のｎ型Ａ １ ｘＧ ａ Ｉ−ｘＡｓ （ｘ層０．３
５）クラッド層、 （２０４）のＧａＡｓ活性層、 （
２０５）の逆メサ形状リブ型に形成されたｐ型Ａ １
ｘＧ ａ １−ＸＡ Ｓ （Ｘ ＝ ０． ３５）クラ
ッド層及び（２０７）のｐ型ＧａＡｓコンタクト層から
なり、前記リブの両端は（２０６）のＺｎ５ｘＳｅ＋−
ｘ（Ｘ＝０．０６）のｎ−ＶＩ族化合物半導体三元混晶
で埋め込まれた構造である。
コンタクト層上面のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘは、エツチング
工程によって除去され、 （２０ｇ）のｐ型オーミック
電極が形成されている。 （２０９）のｎ型オーミック
電極が形成され、 （２０８）と（２０９）の電極の間
に順方向電流を流すことにより、（２０４）の活性層に
電荷注入が起こり、キャリア再結合の時、生ずる発光が
共振器端面間で増幅されてレーザ光が発振する。 （２
０６）のＺｎ５ｘＳ ｅ ｌ−ｘ層は、ＩＯＭΩ・ｃｍ
以上の比抵抗を有しており、注入電流は、リブの場所以
外を流れるものがほとんどない。従って、レーザ発振は
リブ直下の活性層のみで起こり、発振閾値電流（以下こ
れをＩｔｈと記す）は減少する。更に、Ｚｎ５ｘＳｅ１
−Ｘ（Ｘ＝０．０６）の屈折率は２．５３であり、Ｇａ
Ａｓの屈折率３，４に比べて低屈折率である。
工程によって除去され、 （２０ｇ）のｐ型オーミック
電極が形成されている。 （２０９）のｎ型オーミック
電極が形成され、 （２０８）と（２０９）の電極の間
に順方向電流を流すことにより、（２０４）の活性層に
電荷注入が起こり、キャリア再結合の時、生ずる発光が
共振器端面間で増幅されてレーザ光が発振する。 （２
０６）のＺｎ５ｘＳ ｅ ｌ−ｘ層は、ＩＯＭΩ・ｃｍ
以上の比抵抗を有しており、注入電流は、リブの場所以
外を流れるものがほとんどない。従って、レーザ発振は
リブ直下の活性層のみで起こり、発振閾値電流（以下こ
れをＩｔｈと記す）は減少する。更に、Ｚｎ５ｘＳｅ１
−Ｘ（Ｘ＝０．０６）の屈折率は２．５３であり、Ｇａ
Ａｓの屈折率３，４に比べて低屈折率である。
従って、本発明の第２図の半導体レーザ部の構成に於て
、発振領域部と（２０６）の埋め込みＺｎ５ｘＳ ｅ＋
−ｘ（ｘ層０．０６）層のある領域では有効屈折率段差
が発生し、レーザ光ｊ１有効に発振領域内に閉じ込めら
れる。これによっても１ｔｈは減少し、且つ微分量子効
率の向上が可能である。これらの効果により、駆動電流
の値を小さくすることができ半導体レーザ部の高出力発
振が可能となり、第２次高調波の出力を高くとることが
できる。
、発振領域部と（２０６）の埋め込みＺｎ５ｘＳ ｅ＋
−ｘ（ｘ層０．０６）層のある領域では有効屈折率段差
が発生し、レーザ光ｊ１有効に発振領域内に閉じ込めら
れる。これによっても１ｔｈは減少し、且つ微分量子効
率の向上が可能である。これらの効果により、駆動電流
の値を小さくすることができ半導体レーザ部の高出力発
振が可能となり、第２次高調波の出力を高くとることが
できる。
更に、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘは格子定数がＡ ｌ ｘＧ
ａ Ｉ−ｘＡｓと完全に一致し、界面に於て格子不整合
による転移等が発生せず、極めて高品質の結晶が得られ
た。これにより注入キャリア及び導波光の損失がなくな
り、半導体レーザ部の高出力発振に効果が有った。以上
説明したような多くの利点により、半導体レーザ部はＩ
ｔｈが１５〜２０ｍＡと低く、８７０ｎｍの波長の発振
出力は１００ｍＷを越える高出力発振が可能であった。
ａ Ｉ−ｘＡｓと完全に一致し、界面に於て格子不整合
による転移等が発生せず、極めて高品質の結晶が得られ
た。これにより注入キャリア及び導波光の損失がなくな
り、半導体レーザ部の高出力発振に効果が有った。以上
説明したような多くの利点により、半導体レーザ部はＩ
ｔｈが１５〜２０ｍＡと低く、８７０ｎｍの波長の発振
出力は１００ｍＷを越える高出力発振が可能であった。
次に第３図により、第２次高調波発生光導波路部の断面
構造を説明する。 （３０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に
（３０２）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（Ｘ＝０．５〜１．０
）クラッド層と（３０３）のＺｎ５ｅ非線形光導波路層
と（３０４）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ層０．５〜１．
０）クラッド層から成るリッジ型光導波路が形成され、
更に全体をＺｎＳ、Ｓｅ＋−ｘ（ｘ層０．１）が覆って
いる構造となっている。 （３０４）の光導波路層は、
その位置が第２図（２０５）のＧａＡｓ活性層と一致し
ている。
構造を説明する。 （３０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に
（３０２）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（Ｘ＝０．５〜１．０
）クラッド層と（３０３）のＺｎ５ｅ非線形光導波路層
と（３０４）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ層０．５〜１．
０）クラッド層から成るリッジ型光導波路が形成され、
更に全体をＺｎＳ、Ｓｅ＋−ｘ（ｘ層０．１）が覆って
いる構造となっている。 （３０４）の光導波路層は、
その位置が第２図（２０５）のＧａＡｓ活性層と一致し
ている。
従ってレーザ光は、はとんど損失なく（３０４）の第２
次高調波発生先導波層に入射される。リッジストライプ
中を入射光が伝搬する間に、Ｚｎ５ｅ媒質と非線形な相
互作用を起こし、波長が１／２の第２次高調波が発生す
るものである。本実施例に於いては入射光の波長が８７
０ｎｍであるので、４３５ｎｍの波長の青色コヒーレン
ト光が得られた。変換効率は５％〜７％であり、半導体
レーザで１００ｍＷ発振させた場合、５〜７ｍＷの青色
光が得られた。光の非線形相互作用を十分に得るには、
光導波路中で十分大きな光エネルギー密度を持つことが
必要である。本実施例の場合、薄膜光導波路であること
と、同時にリッジ型ストライプである為、基板平面方向
にも光が閉じ込められ、大きな光エネルギー密度を得る
ことができた。
次高調波発生先導波層に入射される。リッジストライプ
中を入射光が伝搬する間に、Ｚｎ５ｅ媒質と非線形な相
互作用を起こし、波長が１／２の第２次高調波が発生す
るものである。本実施例に於いては入射光の波長が８７
０ｎｍであるので、４３５ｎｍの波長の青色コヒーレン
ト光が得られた。変換効率は５％〜７％であり、半導体
レーザで１００ｍＷ発振させた場合、５〜７ｍＷの青色
光が得られた。光の非線形相互作用を十分に得るには、
光導波路中で十分大きな光エネルギー密度を持つことが
必要である。本実施例の場合、薄膜光導波路であること
と、同時にリッジ型ストライプである為、基板平面方向
にも光が閉じ込められ、大きな光エネルギー密度を得る
ことができた。
更に、Ｚｎ５ｅＳ Ｚｎ５ｘＳｅｔ−ｘ層は単結晶薄膜
であるので、青色光の出射端面及び導波路中での光損失
は少ない。これによっても変換効率を向上させることが
できた。
であるので、青色光の出射端面及び導波路中での光損失
は少ない。これによっても変換効率を向上させることが
できた。
更に、半導体レーザ部と光導波路部を離して形成し、互
いに対向する端面にＡｌ２Ｏ３膜をコーティングする。
いに対向する端面にＡｌ２Ｏ３膜をコーティングする。
Ａｌ２Ｏ３膜の厚さを半導体レーザの発振波長８７０
ｎｍをＡｌ２Ｏ３の屈折率１．７６で除した値の半分の
４９４ｎｍであると、この面による反射損がなくなり、
結合効率が更に上がる。
ｎｍをＡｌ２Ｏ３の屈折率１．７６で除した値の半分の
４９４ｎｍであると、この面による反射損がなくなり、
結合効率が更に上がる。
同様の効果は、半導体レーザ部と光導波路部を、発振波
長の半分の距離だけ離しても得ることが出来る。
長の半分の距離だけ離しても得ることが出来る。
また、光の非線形相互作用を十分に得るために、上記の
光エネルギー高密度化の他に、媒質中で基本光と第２次
光の位相速度が等しくなければならない（以後、これを
位相整合と記す）。これは非線形光導波層の膜厚によっ
て位相整合条件を満たすことが可能である。本実施例の
場合、クラッド層のＺｎＳの屈折率は波長８７０’ｎｍ
に於て２゜３２、非線形媒質のＺｎ５ｅの屈折率は波長
８７Ｏｎｍに於て２．５３であり、１０％近い屈折率の
段差があるので、Ｚｎ５ｅ層の膜厚をｓ ｏ ｏＡに設
定すれば基本光のＴＥｌ！モードと２次光のＴＥ＋モー
ドの位相整合条件を満たすことができる。
光エネルギー高密度化の他に、媒質中で基本光と第２次
光の位相速度が等しくなければならない（以後、これを
位相整合と記す）。これは非線形光導波層の膜厚によっ
て位相整合条件を満たすことが可能である。本実施例の
場合、クラッド層のＺｎＳの屈折率は波長８７０’ｎｍ
に於て２゜３２、非線形媒質のＺｎ５ｅの屈折率は波長
８７Ｏｎｍに於て２．５３であり、１０％近い屈折率の
段差があるので、Ｚｎ５ｅ層の膜厚をｓ ｏ ｏＡに設
定すれば基本光のＴＥｌ！モードと２次光のＴＥ＋モー
ドの位相整合条件を満たすことができる。
また、リッジストライプは（３０５）のＺｎ５ＸＳ ｅ
ｌ−Ｘ （ｘ ＝ ０． １ ）で覆われている。こ
れによって基板平面方向に屈折率段差がｏ、ｏｉ生じて
おり、青色放射光は単一スポットで放射される。
ｌ−Ｘ （ｘ ＝ ０． １ ）で覆われている。こ
れによって基板平面方向に屈折率段差がｏ、ｏｉ生じて
おり、青色放射光は単一スポットで放射される。
次に第４図により本発明の第２の実施例について説明す
る。（４０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に、Ａ ｌ ｘＧ
ａ ＋−ｘＡ ｓから成るダブルヘテロ接合の半導体
レーザ部（４０２）と、Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅ ｌ−Ｘか
ら戒る埋め込み型光導波路部（４０３）がモノリシック
に集積されている。半導体レーザ部のＡ−Ａ−に於ける
断面構造図を第５図に、光導波路部のＢ−Ｂ−に於ける
断面構造図を第６図に示す。半導体レーザ部の断面構造
は、前記実施例の第２図と同一構造である。第６図の光
導波路部の断面構造に於て、（６０１）のｎ型ＧａＡｓ
基板上に（６０２）のｎ型ＧａＡＳバッファ層、（６０
３）のｎ型Ａ１ｙＧａｌ−ｘＡｓ （ｘ層０．３５）ク
ラッド層、 （６０４）のＧａＡｓ活性層、 （６０５
）のｐ型Ａ １ｘＧａ＋−ｘＡｓ （ｘ＝＝０． ３５
）クラッド層、 （６０６’）のｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層から成るダブルヘテロ接合を順次積層し、ストライ
プ状に（６０７）の様な溝が形成されている。その後、
（６０８’）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ層０．５〜１
． ０）のクラッド層、 （６０９）のＺｎ５ｅ非線形
光導波路層、 （６１０）のＺ ｎ ＳｘＳ ｅ Ｉ−
Ｘ（ｘ層０．３５）クラッド層から成る薄膜光導波路層
が形成されている。 （６０９）のＺｎ５ｅ非線形光導
波路層は、（６０４）のＧａＡｓ活性層と同じ高さであ
るので、 （４０２）の半導体レーザ部からの発振光は
、はとんど損失なく光導波路層に導入される。本実施例
の場合も前記実施例と同様に、光導波路中で十分大きな
光エネルギー密度を得ることが出来る。基板平面方向に
は、光導波路の曲がりによる屈折率段差ができ、この方
向にも光が閉じ込められる。本実施例の場合、入射光の
波長が８７０ｎｍであるので、４３５ ｎｍの波長の青
色コヒーレント光が得られ、その変換効率は６％〜８％
であった。従って、半導体レーザで１００ｍＷ発振させ
た場合、６〜８ｍＷの青色光が得られた。
る。（４０１）のｎ型ＧａＡｓ基板上に、Ａ ｌ ｘＧ
ａ ＋−ｘＡ ｓから成るダブルヘテロ接合の半導体
レーザ部（４０２）と、Ｚ ｎ ＳｘＳ ｅ ｌ−Ｘか
ら戒る埋め込み型光導波路部（４０３）がモノリシック
に集積されている。半導体レーザ部のＡ−Ａ−に於ける
断面構造図を第５図に、光導波路部のＢ−Ｂ−に於ける
断面構造図を第６図に示す。半導体レーザ部の断面構造
は、前記実施例の第２図と同一構造である。第６図の光
導波路部の断面構造に於て、（６０１）のｎ型ＧａＡｓ
基板上に（６０２）のｎ型ＧａＡＳバッファ層、（６０
３）のｎ型Ａ１ｙＧａｌ−ｘＡｓ （ｘ層０．３５）ク
ラッド層、 （６０４）のＧａＡｓ活性層、 （６０５
）のｐ型Ａ １ｘＧａ＋−ｘＡｓ （ｘ＝＝０． ３５
）クラッド層、 （６０６’）のｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層から成るダブルヘテロ接合を順次積層し、ストライ
プ状に（６０７）の様な溝が形成されている。その後、
（６０８’）のＺｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ層０．５〜１
． ０）のクラッド層、 （６０９）のＺｎ５ｅ非線形
光導波路層、 （６１０）のＺ ｎ ＳｘＳ ｅ Ｉ−
Ｘ（ｘ層０．３５）クラッド層から成る薄膜光導波路層
が形成されている。 （６０９）のＺｎ５ｅ非線形光導
波路層は、（６０４）のＧａＡｓ活性層と同じ高さであ
るので、 （４０２）の半導体レーザ部からの発振光は
、はとんど損失なく光導波路層に導入される。本実施例
の場合も前記実施例と同様に、光導波路中で十分大きな
光エネルギー密度を得ることが出来る。基板平面方向に
は、光導波路の曲がりによる屈折率段差ができ、この方
向にも光が閉じ込められる。本実施例の場合、入射光の
波長が８７０ｎｍであるので、４３５ ｎｍの波長の青
色コヒーレント光が得られ、その変換効率は６％〜８％
であった。従って、半導体レーザで１００ｍＷ発振させ
た場合、６〜８ｍＷの青色光が得られた。
次に、第７図に非線形光導波路部の、他の実施例に於け
る断面構造図を示す。半導体レーザ部の構造は第２図と
まったく同一である。第３図の構成と同様にＺｎＳクラ
ッド層（７０１）と（７０３）に挟まれて非線形゛光導
波路層（７０２）があるが、この（７０２）層が、本実
施例ではＺｎ５ｅとＺｎ５ｘＳ ｅｌ−ｙ（ｘ＝Ｑ、５
）から成る多層超格子構造によって構成されている。即
ち、１００ の膜厚のＺｎ５ｅ層と１００Ａの膜厚のＺ
ｎＳｘＳｅ１−ｘ層が交互に４層ずつ積層された構造で
ある。この超格子構造により、２次の非線形光学定数は
向上し、第２次高調波発生の効率は更に高くなる。本実
施例に於いては、４７５ｎｍの青色コヒーレント光が、
変換効率９〜１０％で得られた。多層超格子の全膜厚は
８００Ａであり、前記実施例と同様に、位相整合の条件
を満たし非線、形相互作用が可能である。
る断面構造図を示す。半導体レーザ部の構造は第２図と
まったく同一である。第３図の構成と同様にＺｎＳクラ
ッド層（７０１）と（７０３）に挟まれて非線形゛光導
波路層（７０２）があるが、この（７０２）層が、本実
施例ではＺｎ５ｅとＺｎ５ｘＳ ｅｌ−ｙ（ｘ＝Ｑ、５
）から成る多層超格子構造によって構成されている。即
ち、１００ の膜厚のＺｎ５ｅ層と１００Ａの膜厚のＺ
ｎＳｘＳｅ１−ｘ層が交互に４層ずつ積層された構造で
ある。この超格子構造により、２次の非線形光学定数は
向上し、第２次高調波発生の効率は更に高くなる。本実
施例に於いては、４７５ｎｍの青色コヒーレント光が、
変換効率９〜１０％で得られた。多層超格子の全膜厚は
８００Ａであり、前記実施例と同様に、位相整合の条件
を満たし非線、形相互作用が可能である。
前記実施例では、発振波長８７０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系
を半導体レーザ部に用いていたが、これにＧａＩｎＡｓ
Ｐ／ＴｎＰのダブルヘテロ接合を用いれば発振波長は１
〜１．５μｍとなり、前記実施例と同様の構成に於いて
、波長５００〜７５０ｎｍの緑から赤色のコヒーレント
光が得られる。
を半導体レーザ部に用いていたが、これにＧａＩｎＡｓ
Ｐ／ＴｎＰのダブルヘテロ接合を用いれば発振波長は１
〜１．５μｍとなり、前記実施例と同様の構成に於いて
、波長５００〜７５０ｎｍの緑から赤色のコヒーレント
光が得られる。
次に第８図を用いて前記青色発光装置の製造方法につい
て説明する。ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（８０１）上に、
（８０２）のｎ型ＧａＡｓバッファ層、 （８０３）の
ｎ型ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ （ｘ−０，３５）クラッ
ド層、（８０４）のＧａＡｓ活性層、（８０５）のｐ型
Ａ ｌ ｘＧ ａ ＋−ｘＡ ｓ （ｘ ＝０．３５）
クラッド層、（８０６）のｐ型ＧａＡＳコンタクト層を
連続的に結晶成長する（第８図−ａ）。結晶成長法は液
相成長法、有機金属気相成長法（以下、これをＭＯＣＶ
Ｄ法と記す）、分子線エピタキシー法（以下、これをＭ
ＢＥ法と記す）いずれであっても構わない。本実施例に
於いては、膜厚の均一性、超薄膜が成長可能、及び量産
性に富むＭＯＣＶＤ法によって結晶成長を行った。■族
原料としてトリメチルガリウム（以下ＴＭＧａと記す）
、トリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡ １と記す）を
用い、■族原料としてＡｓＨ３ガスを用いる。これらの
原料はパラジウム膜を通した高純度水素をキャリアガス
として反応管に導入する。ＧａＡｓ基板はグラファイト
製サセプター上に置かれ、高周波誘導加熱方式により加
熱される。成長中の基板温度は７００〜８００″Ｃであ
り、反応管中の圧力は７０〜２００Ｔｏｒｒである。ｎ
型のドーパントはＳｅ、ｐ型のドーパントはＺｎである
。次に、半導体レーザ部をストライプ状のリブを残して
、該リブの両側端をｐ型クラッド層（８０５）の中間の
深さまでエツチング除去する（第８図＝ｂ）。次に、前
記リブの両側端を（８０７）のＺ ｎ ＳｘＳ ｅ ｌ
−ｘによって埋め込みを行う（第８図−Ｃ）。この埋め
込み成長は、ＭＯＣＶＤ法による選択的エピタキシャル
法を用いて行った。前記ストライプ状リブの上面には、
５１０２薄膜が残されており、この状態でジメチルジン
ク（以下ＤＭＺｎと記す）、ジメチルセレン（以下Ｄ
Ｍ Ｓ ｅと記す）、ジメチルサルファー（以下ＤＭＳ
と記す）を原料とするＭＯＣＶＤ戊長を行う。基板温度
６００℃、反応ガス圧カフ０Ｔ。
て説明する。ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板（８０１）上に、
（８０２）のｎ型ＧａＡｓバッファ層、 （８０３）の
ｎ型ＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ （ｘ−０，３５）クラッ
ド層、（８０４）のＧａＡｓ活性層、（８０５）のｐ型
Ａ ｌ ｘＧ ａ ＋−ｘＡ ｓ （ｘ ＝０．３５）
クラッド層、（８０６）のｐ型ＧａＡＳコンタクト層を
連続的に結晶成長する（第８図−ａ）。結晶成長法は液
相成長法、有機金属気相成長法（以下、これをＭＯＣＶ
Ｄ法と記す）、分子線エピタキシー法（以下、これをＭ
ＢＥ法と記す）いずれであっても構わない。本実施例に
於いては、膜厚の均一性、超薄膜が成長可能、及び量産
性に富むＭＯＣＶＤ法によって結晶成長を行った。■族
原料としてトリメチルガリウム（以下ＴＭＧａと記す）
、トリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡ １と記す）を
用い、■族原料としてＡｓＨ３ガスを用いる。これらの
原料はパラジウム膜を通した高純度水素をキャリアガス
として反応管に導入する。ＧａＡｓ基板はグラファイト
製サセプター上に置かれ、高周波誘導加熱方式により加
熱される。成長中の基板温度は７００〜８００″Ｃであ
り、反応管中の圧力は７０〜２００Ｔｏｒｒである。ｎ
型のドーパントはＳｅ、ｐ型のドーパントはＺｎである
。次に、半導体レーザ部をストライプ状のリブを残して
、該リブの両側端をｐ型クラッド層（８０５）の中間の
深さまでエツチング除去する（第８図＝ｂ）。次に、前
記リブの両側端を（８０７）のＺ ｎ ＳｘＳ ｅ ｌ
−ｘによって埋め込みを行う（第８図−Ｃ）。この埋め
込み成長は、ＭＯＣＶＤ法による選択的エピタキシャル
法を用いて行った。前記ストライプ状リブの上面には、
５１０２薄膜が残されており、この状態でジメチルジン
ク（以下ＤＭＺｎと記す）、ジメチルセレン（以下Ｄ
Ｍ Ｓ ｅと記す）、ジメチルサルファー（以下ＤＭＳ
と記す）を原料とするＭＯＣＶＤ戊長を行う。基板温度
６００℃、反応ガス圧カフ０Ｔ。
ｒｒＳ ＤＭＺｎに対する（ＤＭＳｅ＋ＤＭＳ）の供給
モル比が２の条件で結晶成長を行うと、５ＩＯ２膜の上
には何も堆積するものがなく、リブ側端にのみ結晶成長
が起こる。従って、リブは平坦に埋め込まれ、５Ｉ０２
をエツチング除去すればコンタクトをとることが可能で
ある。次に、前記半導体レーザ部を残して、今度は活性
層（８０４）に達する以上にエツチングを行う（第８図
−ｄ）。
モル比が２の条件で結晶成長を行うと、５ＩＯ２膜の上
には何も堆積するものがなく、リブ側端にのみ結晶成長
が起こる。従って、リブは平坦に埋め込まれ、５Ｉ０２
をエツチング除去すればコンタクトをとることが可能で
ある。次に、前記半導体レーザ部を残して、今度は活性
層（８０４）に達する以上にエツチングを行う（第８図
−ｄ）。
活性層のエツチング面は、光の損失を低減するために、
垂直断面であり且つ平滑である必要がある。
垂直断面であり且つ平滑である必要がある。
そのために、反応性イオンビームエツチング法（以下こ
れをＲＩＢＥ法と記す）によって工・ノチングを行った
。イオンビームとして塩素イオンを用い、異方性エツチ
ングにより端面形成を行う。イオンビームの方向に沿っ
てエツチングが進むので垂直断面が切れ平滑な表面が得
られる。次に、５１０２．８１３Ｎａ等の誘電体によっ
て全面薄膜形成をし、前記半導体レーザのストライプの
方向に沿って、はぼ同一の幅のストライプの形状に誘電
体膜をエツチング除去する（第８図−ｅ）。次に、この
状態で前述と同様のＭＯＣＶＤ法を用いた選択的エピタ
キシー法により、前記ストライフ部分にのみＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を結晶成長させる（第８図−ｆ）。誘電
体膜上には何も堆積しないので、第８図−ｆのようにリ
ッジ状のストライプに薄膜形成がなされる。選択的エピ
タキシー法は、前述と同様にＤＭＺｎとＤＭＳｅを原料
とし、基板温度３００〜７００℃、反応ガス圧力３００
Ｔｏｒｒ以下、 （ＤＭＳ ｅ＋ＤＭＳ）／ＤＭＺｎの
供給モル比を６以下の条件であれば、前述の選択的エピ
タキシーが可能である。Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ＝０．
５〜１． ０）クラッド層、Ｚｎ５ｅ非線形光導波路
層、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ＝０．５〜１゜０）クラッ
ド層の３層を連続的にエピタキシャル成長する。Ｚｎ５
ＸＳｅ１−ｘの組成は、原料の供給モル比を調整するこ
とで任意に設定することが出来る。成長した後のりッジ
ストライプの側面は（１１１）結晶面が形成され平滑な
側壁が出来る。
れをＲＩＢＥ法と記す）によって工・ノチングを行った
。イオンビームとして塩素イオンを用い、異方性エツチ
ングにより端面形成を行う。イオンビームの方向に沿っ
てエツチングが進むので垂直断面が切れ平滑な表面が得
られる。次に、５１０２．８１３Ｎａ等の誘電体によっ
て全面薄膜形成をし、前記半導体レーザのストライプの
方向に沿って、はぼ同一の幅のストライプの形状に誘電
体膜をエツチング除去する（第８図−ｅ）。次に、この
状態で前述と同様のＭＯＣＶＤ法を用いた選択的エピタ
キシー法により、前記ストライフ部分にのみＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を結晶成長させる（第８図−ｆ）。誘電
体膜上には何も堆積しないので、第８図−ｆのようにリ
ッジ状のストライプに薄膜形成がなされる。選択的エピ
タキシー法は、前述と同様にＤＭＺｎとＤＭＳｅを原料
とし、基板温度３００〜７００℃、反応ガス圧力３００
Ｔｏｒｒ以下、 （ＤＭＳ ｅ＋ＤＭＳ）／ＤＭＺｎの
供給モル比を６以下の条件であれば、前述の選択的エピ
タキシーが可能である。Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ＝０．
５〜１． ０）クラッド層、Ｚｎ５ｅ非線形光導波路
層、Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ（ｘ＝０．５〜１゜０）クラッ
ド層の３層を連続的にエピタキシャル成長する。Ｚｎ５
ＸＳｅ１−ｘの組成は、原料の供給モル比を調整するこ
とで任意に設定することが出来る。成長した後のりッジ
ストライプの側面は（１１１）結晶面が形成され平滑な
側壁が出来る。
これにより側面に於ける導波光の散乱が減少して、ＳＨ
Ｇの効率が上がる。次に、光導波路部分にＺｎ ＳｘＳ
ｅ ＋−ｘ （Ｘ ＝ ０． １ ）を、前述と同様
にＭＯＣＶＤ法により形成し横方向の屈折率差をつける
（第８図−ｇ）。その後、ｐｉＫ極とｎ４４極を形成し
て青色発光素子となる。
Ｇの効率が上がる。次に、光導波路部分にＺｎ ＳｘＳ
ｅ ＋−ｘ （Ｘ ＝ ０． １ ）を、前述と同様
にＭＯＣＶＤ法により形成し横方向の屈折率差をつける
（第８図−ｇ）。その後、ｐｉＫ極とｎ４４極を形成し
て青色発光素子となる。
非線形光導波路層を超格子構造にする場合には、１００
ＡのＺｎ５ｅ層と１００へのＺｎ５ｘＳｅｌ−８層を交
互に結晶成長ずればよい。ＭＯＣＶＤ法は急峻な界面を
形成できるので、非線形光学定数の大きな非線形光導波
路が、実現可能であった。
ＡのＺｎ５ｅ層と１００へのＺｎ５ｘＳｅｌ−８層を交
互に結晶成長ずればよい。ＭＯＣＶＤ法は急峻な界面を
形成できるので、非線形光学定数の大きな非線形光導波
路が、実現可能であった。
埋め込み型の非線形光導波路の実施例の場合は、レーザ
部を形成した後、ストライプ状の溝を作り、選択的エピ
タキシャル成長によりクラッド層、非線形光導波路層を
埋め込み戊長ずればよい。
部を形成した後、ストライプ状の溝を作り、選択的エピ
タキシャル成長によりクラッド層、非線形光導波路層を
埋め込み戊長ずればよい。
第９図に本発明の青色発光装置を用いたコンパクトディ
スクの光ピツクアップ装置の一実施例における概略構成
図を示す。青色発光装置（９０１）から放出する出力５
ｍ Ｗ、 波長４３５ｎｍの光は、コリメータレン
ズ（９０２）に入射し、 （９０３）の回折格子で３ビ
ームに変換される。ハーフプリズム（９０４）を透過し
て、ディスク面上（９０６〉に（９０５）の集光レンズ
を通して集束される。ディスク面上では、それぞれのス
ポットは約０．５μｍの大きさである。主ビームは、デ
ィスク面上に刻まれているピットにより回折され、反射
光量の変化として情報を読み出す。２つの副ビームはト
ラッキング制御信号として使われる。スポット径が、従
来の７８０ｎｍの波長の半導体レーザを用いた場合より
半分になるので、ディスクのメモリー容量は４倍に増や
すことが可能となった。
スクの光ピツクアップ装置の一実施例における概略構成
図を示す。青色発光装置（９０１）から放出する出力５
ｍ Ｗ、 波長４３５ｎｍの光は、コリメータレン
ズ（９０２）に入射し、 （９０３）の回折格子で３ビ
ームに変換される。ハーフプリズム（９０４）を透過し
て、ディスク面上（９０６〉に（９０５）の集光レンズ
を通して集束される。ディスク面上では、それぞれのス
ポットは約０．５μｍの大きさである。主ビームは、デ
ィスク面上に刻まれているピットにより回折され、反射
光量の変化として情報を読み出す。２つの副ビームはト
ラッキング制御信号として使われる。スポット径が、従
来の７８０ｎｍの波長の半導体レーザを用いた場合より
半分になるので、ディスクのメモリー容量は４倍に増や
すことが可能となった。
〔発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば次のような効果を有
する。
する。
（１）同一の結晶構造を有する化合物半導体により半導
体レーザとＳＨＧ素子を形成するため、半導体レーザと
ＳＨＧ素子をモノリシック集積することが出来る。従っ
て、１ｍｍ角程度の極めて小型の青色発光素子を実現で
きる。
体レーザとＳＨＧ素子を形成するため、半導体レーザと
ＳＨＧ素子をモノリシック集積することが出来る。従っ
て、１ｍｍ角程度の極めて小型の青色発光素子を実現で
きる。
（２）半導体レーザの活性層と非線形光導波路が同一の
高さで平行に構成されているので、レーザ光はほとんど
非線形光導波路中に導入される。従って、光の損失が少
なく強い青色光を得ることが出来る。
高さで平行に構成されているので、レーザ光はほとんど
非線形光導波路中に導入される。従って、光の損失が少
なく強い青色光を得ることが出来る。
（３）半導体レーザとＳＨＧがモノリシックに集積され
ているため、レーザ光を非線形光導波路に導くための極
めて難しい光軸合わせの工程が不用となる。従って、製
造工程が容易となり低コストで再現性のある青色発光素
子を供給することが出来る。
ているため、レーザ光を非線形光導波路に導くための極
めて難しい光軸合わせの工程が不用となる。従って、製
造工程が容易となり低コストで再現性のある青色発光素
子を供給することが出来る。
（４）半導体レーザとＳＨＧがモノリシックに集積され
ているため、環境温度の変化や、機械的振動によって光
軸がずれるという゛ことが無い。従って、極めて信頼性
の高い青色発光素子が得られる。
ているため、環境温度の変化や、機械的振動によって光
軸がずれるという゛ことが無い。従って、極めて信頼性
の高い青色発光素子が得られる。
（５）非線形光導波路中で、導波光は膜厚方向にも、基
板表面方向にも閉じ込められているため、光パワー密度
が高く、光の非線形相互作用を十分に得ることが出来る
。従って、第２次高調波発生の変換効率が向上し出力の
高い青色光を得ることが出来る。
板表面方向にも閉じ込められているため、光パワー密度
が高く、光の非線形相互作用を十分に得ることが出来る
。従って、第２次高調波発生の変換効率が向上し出力の
高い青色光を得ることが出来る。
（６）非線形光導波路が、ｍ−ｖ族化合物半導体単結晶
基板の上に結晶成長可能なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
単結晶薄膜から戊るので、モノリシックな集積が可能で
あり、且つ導波光の吸収や散乱が少ない。これによって
も第２次高調波発生の変換効率が向上し出力の高い青色
光を得ることが出来る。
基板の上に結晶成長可能なＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
単結晶薄膜から戊るので、モノリシックな集積が可能で
あり、且つ導波光の吸収や散乱が少ない。これによって
も第２次高調波発生の変換効率が向上し出力の高い青色
光を得ることが出来る。
（７）非線形光導波路が、薄膜の膜厚制御性の良いＭＯ
ＣＶＤ法による結晶成長であるため、位相整合条件を満
たす膜厚を正確に制御できる。従って、非線形光相互作
用が効率よく起こり、第２次高調波発生の変換効率の高
い青色発光素子を再現制良く製造することが可能である
。
ＣＶＤ法による結晶成長であるため、位相整合条件を満
たす膜厚を正確に制御できる。従って、非線形光相互作
用が効率よく起こり、第２次高調波発生の変換効率の高
い青色発光素子を再現制良く製造することが可能である
。
（８）半導体レーザ部は高出力発振可能であり、且つ量
子効率の高い構造である。従って、出力の高い青色光を
得ることが可能である。
子効率の高い構造である。従って、出力の高い青色光を
得ることが可能である。
（９）非線形光導波路が、超格子構造である場合、非線
形光学定数が大きくなり第２次高調波発生の変換効率を
更に向上させることが出来る。
形光学定数が大きくなり第２次高調波発生の変換効率を
更に向上させることが出来る。
（１０）光導波路の形成が選択的エピタキシャル成長法
であるため、導波路の側壁は結晶面となり平滑となる。
であるため、導波路の側壁は結晶面となり平滑となる。
更に、導波路形成のためにＵ−ＶＩ族化合物半導体のエ
ツチングを行う必要がない。これらのために光の散乱が
側壁で起こりにくい低損失光導波路を、簡単な製造工程
によって製造することが可能である。
ツチングを行う必要がない。これらのために光の散乱が
側壁で起こりにくい低損失光導波路を、簡単な製造工程
によって製造することが可能である。
（１１） 波長の短いコヒーレント光源を用いているた
め、光メモリーの容量を従来の４倍程度に上げることが
でき大容量メモリーが実現できる。
め、光メモリーの容量を従来の４倍程度に上げることが
でき大容量メモリーが実現できる。
第１図は、本発明の発光装置の一実施例を示す斜視構造
図。 第２図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第１図の
Ａ−Ａ−に於ける半導体レーザ部の断面構造図。 第３図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第１図の
Ｂ−Ｂ”に於ける第２次高調波発生光導波路部の断面構
造図。 第４図は、本発明の発光装置の他の一実施例を示す斜視
構造図。 第５図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第４図の
Ａ−Ａ−に於ける半導体レーザ部の断面構造図。 第６図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第４図の
Ｂ−Ｂ”に於ける第２次高調波発生光導波路部の断面構
造図。 第７図は、本発明の発光装置の他の一実施例を示す駄２
次高調波発生光導波路部の断面構造図。 第８図 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の発光装置の一実施
例を示す製造工程図。 第９図は、本発明の光メモリー装置の一実施例を示す概
略構成図。 第１０図は、従来技術における青色発光装置の概略構造
図。 第１１図は、従来技術における他の青色発光装置の概略
構造図。 （１０１） （２０１） （３０１）（４０１）
（５０１） （６０１）（８０１）・・・ｎ型にａＡｓ単結晶基板 （１０２）（４０２） ・・・半導体レーザ部（１０３
）（４０３） ・・・第２次高調波発生光導波路部 （１０４） ・・・誘電体多層膜 （１０５） ・・・誘電体膜 （２０２） （６０２） （８０２） ・・・ｎ型
ＧａＡｓバッファ層 （２０３）（６０３）（８０３） ・・ｎ型Ａ １
ｘＧ ａ ｌ−＊Ａ ｓクラッド層（２０４） （６
０４） （８０４） ・・・ＧａＡｓ活性層 （２０５） （６０５） （８０５） ・・ｐ型Ａ
Ｉ ｘＧ ａ １−ｘＡｓクラッド層（２０７） （２０８） （２０９） （３０２） （ａ Ｏ３） （３０５） （７０１） （７０２） （９０１） （９０−２） （９０３） （９０４） （９０５） （９０６） ０２） （８０７） ・ ・ Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ埋め込み層 （６０６）（８０６） ・・・ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ・・ｐ型オーミック電極 ・ｎ型オーミック電極 （３０４）（６０８）（６１０） −−＊Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘク ラッド層 （６０９）・・・Ｚｎ５ｅ非線形光 導波路層 −−−Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ層 （７０３）・・・ＺｎＳクラッド層 ・・・多層超格子非線形光導波路層 ・・・青色発光装置 ・・・コリメータレンズ ・・・回折格子 ・・・ハーフプリズム ・・集光レンズ ・・・光メモリ−ディスク （２０６） （５ （１００１） （１００２） （１００３） （１１０３） （１１０１） ・・半導体レーザ （１１０２）・・・ＳＨＧ装置 ・・・出射光 ・・集光レンズ 以上
図。 第２図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第１図の
Ａ−Ａ−に於ける半導体レーザ部の断面構造図。 第３図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第１図の
Ｂ−Ｂ”に於ける第２次高調波発生光導波路部の断面構
造図。 第４図は、本発明の発光装置の他の一実施例を示す斜視
構造図。 第５図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第４図の
Ａ−Ａ−に於ける半導体レーザ部の断面構造図。 第６図は、本発明の発光装置の一実施例を示す第４図の
Ｂ−Ｂ”に於ける第２次高調波発生光導波路部の断面構
造図。 第７図は、本発明の発光装置の他の一実施例を示す駄２
次高調波発生光導波路部の断面構造図。 第８図 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の発光装置の一実施
例を示す製造工程図。 第９図は、本発明の光メモリー装置の一実施例を示す概
略構成図。 第１０図は、従来技術における青色発光装置の概略構造
図。 第１１図は、従来技術における他の青色発光装置の概略
構造図。 （１０１） （２０１） （３０１）（４０１）
（５０１） （６０１）（８０１）・・・ｎ型にａＡｓ単結晶基板 （１０２）（４０２） ・・・半導体レーザ部（１０３
）（４０３） ・・・第２次高調波発生光導波路部 （１０４） ・・・誘電体多層膜 （１０５） ・・・誘電体膜 （２０２） （６０２） （８０２） ・・・ｎ型
ＧａＡｓバッファ層 （２０３）（６０３）（８０３） ・・ｎ型Ａ １
ｘＧ ａ ｌ−＊Ａ ｓクラッド層（２０４） （６
０４） （８０４） ・・・ＧａＡｓ活性層 （２０５） （６０５） （８０５） ・・ｐ型Ａ
Ｉ ｘＧ ａ １−ｘＡｓクラッド層（２０７） （２０８） （２０９） （３０２） （ａ Ｏ３） （３０５） （７０１） （７０２） （９０１） （９０−２） （９０３） （９０４） （９０５） （９０６） ０２） （８０７） ・ ・ Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ埋め込み層 （６０６）（８０６） ・・・ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ・・ｐ型オーミック電極 ・ｎ型オーミック電極 （３０４）（６０８）（６１０） −−＊Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘク ラッド層 （６０９）・・・Ｚｎ５ｅ非線形光 導波路層 −−−Ｚｎ５ｘＳｅ＋−ｘ層 （７０３）・・・ＺｎＳクラッド層 ・・・多層超格子非線形光導波路層 ・・・青色発光装置 ・・・コリメータレンズ ・・・回折格子 ・・・ハーフプリズム ・・集光レンズ ・・・光メモリ−ディスク （２０６） （５ （１００１） （１００２） （１００３） （１１０３） （１１０１） ・・半導体レーザ （１１０２）・・・ＳＨＧ装置 ・・・出射光 ・・集光レンズ 以上
Claims (20)
- （１）同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ光
発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、
前記レーザ光発生部と前記光導波路が同一平面上に配置
されていることを特徴とする発光装置。 - （２）同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ光
発生部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、
前記レーザ光発生部と前記光導波路が同一平面上に配置
され、且つ各々の一端面が互いに接していることを特徴
とする請求項１記載の発光装置。 - （３）同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ発
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面のうち少なくとも一方の
端面を、レーザ部の発振波長の半分の光路長となる厚さ
の誘電体膜でコーティングしたことを特徴とする請求項
１記載の発光装置。 - （４）同一半導体基板上に、少なくとも層状のレーザ発
振部と薄膜層状の第２次高調波発生光導波路を有し、前
記レーザ発生部と前記光導波路が同一平面上に配置され
、且つ各々の向かい合った端面がレーザ部の発振波長の
半分の距離だけ離して形成したことを特徴とする請求項
１記載の発光装置。 - （５）前記レーザ光発生部がIII−Ｖ族化合物半導体結
晶薄膜により構成され、前記第２次高調波発生薄膜光導
波路がII−VI族化合物半導体結晶薄膜により構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の発光装置。 - （６）前記第２次高調波発生光導波路が、前記半導体基
板上にリッジ形状のストライプを形成して成ることを特
徴とする請求項１記載の発光装置。 - （７）前記第２次高調波発生光導波路が、II−VI族化合
物半導体から成るクラッド層と、該クラッド層を構成す
る半導体より小さなバンドギャップを有するII−VI族化
合物半導体から成る非線形光学媒体の光導波路から構成
されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。 - （８）前記第２次高調波発生光導波路が、前記リッジ形
状のストライプを有し、更に前記クラッド層と前記非線
形光導波路からなり、前記リッジ形状ストライプが前記
非線形光導波路を構成する半導体より小さな屈折率を有
するII−VI族化合物半導体により囲われていることを特
徴とする請求項１記載の発光装置。 - （９）前記非線形光導波路の膜厚が、基本波と第２次高
調波の位相整合条件を満たす厚さであることを特徴とす
る請求項１記載の発光装置。 - （１０）前記第２次高調波発生光導波路が、前記半導体
基板に形成されたストライプ状の溝内に配置され、且つ
前記基板面とほぼ同一の高さで形成されていることを特
徴とする請求項１記載の発光装置。 - （１１）レーザ発振用光共振器がレーザ光発生部及び第
２次高調波発生光導波路を内部に含む対向２端面の反射
鏡により構成されることを特徴とする請求項１記載の発
光装置。 - （１２）前記第２次高調波発生光導波路が、II−VI族化
合物半導体より成る多層超格子構造であることを特徴と
する請求項１記載の発光装置。 - （１３）前記半導体レーザが、III−Ｖ族化合物半導体
より成る活性層、クラッド層及びコンタクト層から構成
されるダブルヘテロ構造を有し、前記活性層直上のクラ
ッド層の中間の深さまでエッチング除去されたストライ
プ状のリブを有し、該リブの両側端はII−VI族化合物半
導体層で埋め込まれていることを特徴とする請求項１記
載の発光装置。 - （１４）前記III−Ｖ族化合物半導体層が、ＡｌＧａＡ
ｓ混晶から成ることを特徴とする請求項１記載の発光装
置。 - （１５）前記III−Ｖ族化合物半導体層が、ＩｎＧａＡ
ｓＰ混晶から成ることを特徴とする請求項１記載の発光
装置。 - （１６）前記第２次高調波発生光導波路が、II−VI族化
合物半導体の選択的エピタキシャル成長法により製造さ
れることを特徴とする発光装置の製造方法。 - （１７）前記選択的エピタキシャル成長法が、II族及び
VI族元素の有機化合物を原料として用いた有機金属気相
成長法であることを特徴とする請求項１６記載の発光装
置の製造方法。 - （１８）前記有機金属気相成長法が、前記II−VI族化合
物半導体薄膜のエピタキシャル成長時の基板温度は３０
０℃以上７００℃以下であり、反応ガス圧力は３００Ｔ
ｏｒｒ以下であり、II族原料に対するVI族原料の供給モ
ル比が６以下であることを特徴とする請求項１６及び１
７記載の発光装置の製造方法。 - （１９）半導体基板上に前記ダブルヘテロ構造を結晶成
長する工程と、該ダブルヘテロ構造の一部を基板表面に
対して垂直に前記活性層を含めてエッチング除去する工
程と、該エッチング除去した基板表面上に誘電体膜を形
成する工程と、レーザ発振の共振方向に沿って前記誘電
体膜をストライプ状にエッチング除去する工程と、前記
有機金属気相成長法により、選択的に前記ストライプ部
分にのみII−VI族化合物半導体を結晶成長させる工程を
含むことを特徴とする請求項１６および１７記載の発光
装置の製造方法。 - （２０）同一半導体基板上に、少なくとも層状のIII−
Ｖ族化合物半導体よりなるレーザ光発生部と、薄膜層状
のII−VI族化合物半導体よりなる第２次高調波発生光導
波路を有し、前記レーザ光発生部と前記光導波路が同一
平面上に配置された発光装置を光源に用いたことを特徴
とする光メモリー装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019900700863A KR940010164B1 (ko) | 1988-09-01 | 1989-08-22 | 발광장치 및 그 제조방법 |
| US07/469,475 US5179566A (en) | 1988-09-01 | 1989-08-22 | Light-generating device and method of fabricating same |
| DE68914980T DE68914980T2 (de) | 1988-09-01 | 1989-08-22 | Lichtausstrahlende anordnung und verfahren zur herstellung. |
| EP89909436A EP0383943B1 (en) | 1988-09-01 | 1989-08-22 | Light emitting device and method of producing the same |
| PCT/JP1989/000852 WO1990003055A1 (fr) | 1988-09-01 | 1989-08-22 | Dispositif photo-emetteur et procede de production |
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-219116 | 1988-09-01 | ||
| JP21911688 | 1988-09-01 | ||
| JP63-221921 | 1988-09-05 | ||
| JP1-3219 | 1989-01-10 | ||
| JP1-43475 | 1989-02-23 | ||
| JP1-43474 | 1989-02-23 | ||
| JP1-105023 | 1989-04-25 | ||
| JP10502389 | 1989-04-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373935A true JPH0373935A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=26445375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1194495A Pending JPH0373935A (ja) | 1988-09-01 | 1989-07-27 | 発光装置及びその製造方法及び光メモリー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373935A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
| US5673240A (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-30 | Nec Corporation | Seek control circuit for suppressing vibration of objective lens in optical head during seek operation |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1194495A patent/JPH0373935A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
| US5673240A (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-30 | Nec Corporation | Seek control circuit for suppressing vibration of objective lens in optical head during seek operation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2411445C (en) | Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same | |
| US5384797A (en) | Monolithic multi-wavelength laser diode array | |
| US5179566A (en) | Light-generating device and method of fabricating same | |
| US5289484A (en) | Laser diode | |
| US5042049A (en) | Semiconductor optical device | |
| US5956362A (en) | Semiconductor light emitting device and method of etching | |
| JPH0653619A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| EP0322847A2 (en) | Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate | |
| JPH0864906A (ja) | 半導体装置の製法 | |
| US4883771A (en) | Method of making and separating semiconductor lasers | |
| EP0843393B1 (en) | Semiconductor laser diode | |
| US20020136255A1 (en) | Semiconductor laser, optical element provided with the same and optical pickup provided with the optical element | |
| US8891159B2 (en) | Optical semiconductor element, semiconductor laser, and method of manufacturing optical semiconductor element | |
| US7142575B2 (en) | Semiconductor laser element and optical data recording device | |
| JP2004165383A (ja) | 半導体レーザ装置、第２高調波発生装置及び光ピックアップ装置 | |
| JPH0716079B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| KR940010164B1 (ko) | 발광장치 및 그 제조방법 | |
| JP3108926B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
| KR100277322B1 (ko) | 반도체 레이저 장치의 제조 방법 | |
| JP2546127B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2633384B2 (ja) | 光波長変換装置 | |
| JPS60164380A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 | |
| JP2827130B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH04188780A (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
| JPH0391282A (ja) | 半導体光集積素子とその製造方法 |