JPH04212938A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
- Publication number
- JPH04212938A JPH04212938A JP40070490A JP40070490A JPH04212938A JP H04212938 A JPH04212938 A JP H04212938A JP 40070490 A JP40070490 A JP 40070490A JP 40070490 A JP40070490 A JP 40070490A JP H04212938 A JPH04212938 A JP H04212938A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- thin film
- film
- wavelength conversion
- conversion element
- 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
Landscapes
- Semiconductor Lasers (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長変換素子、特に、非
線形光学材料を利用した波長変換素子に関する。
線形光学材料を利用した波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、ＳＨＧ（ｓｅｃｏｎｄ−ｈａｒｍ
ｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）高出力化のために、
図３の模式図に示されるようなＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ
共振器を備えた波長変換素子が提案されている。この
素子はいわゆる従来の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共
振器１２０の先にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付加した
ものである。共振器１２０の後端および薄膜１４０の前
端には反射膜１５１，１５５がそれぞれ設けられる。そ
して、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 等の ＩＩＩ−Ｖ族で
形成された導波路１２５へ電流注入を行うことにより、
近赤外の光が発振する。このように発振した光は導波路
１２５に沿って伝搬し、ＺｎＳ／ＺｎＳｅ等のＩＩ−Ｖ
Ｉ族の超格子（薄膜）１４０へ到達する。上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族の半導体は、ＳＨＧ活性があり、これにより前記共
振器で増大された近赤外の波長変換を行い青色コヒーレ
ント光を得ることができる。 この超格子１４０は、発振された光に対して丁度、共振
条件を満たすような膜厚（相互作用長）Ｌ１に選定され
なければならない。位相整合を満足しなければ大きな波
長変換効率が期待できないからである。
ｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）高出力化のために、
図３の模式図に示されるようなＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ
共振器を備えた波長変換素子が提案されている。この
素子はいわゆる従来の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共
振器１２０の先にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付加した
ものである。共振器１２０の後端および薄膜１４０の前
端には反射膜１５１，１５５がそれぞれ設けられる。そ
して、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 等の ＩＩＩ−Ｖ族で
形成された導波路１２５へ電流注入を行うことにより、
近赤外の光が発振する。このように発振した光は導波路
１２５に沿って伝搬し、ＺｎＳ／ＺｎＳｅ等のＩＩ−Ｖ
Ｉ族の超格子（薄膜）１４０へ到達する。上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族の半導体は、ＳＨＧ活性があり、これにより前記共
振器で増大された近赤外の波長変換を行い青色コヒーレ
ント光を得ることができる。 この超格子１４０は、発振された光に対して丁度、共振
条件を満たすような膜厚（相互作用長）Ｌ１に選定され
なければならない。位相整合を満足しなければ大きな波
長変換効率が期待できないからである。
【０００３】従来の前記提案では上記ＩＩ−ＶＩ族の半
導体薄膜１４０をコヒーレンス長より短く、例えば６０
０ｎｍの相互作用長とし、位相整合を行っている。
導体薄膜１４０をコヒーレンス長より短く、例えば６０
０ｎｍの相互作用長とし、位相整合を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、波長変換さ
れた第二高調波光の出力Ｐ２ｗは、下記式で表されるよ
うに、非線形光学定数αと、基本波光（一次光）の出力
Ｐｗ と、相互作用長Ｌとの関数である。 Ｐ２ｗ＝α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ すなわち、変換効率は、非線形光学定数α、基本波光（
一次光）の出力Ｐｗおよび相互作用長Ｌのそれぞれの２
乗に比例する。
れた第二高調波光の出力Ｐ２ｗは、下記式で表されるよ
うに、非線形光学定数αと、基本波光（一次光）の出力
Ｐｗ と、相互作用長Ｌとの関数である。 Ｐ２ｗ＝α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ すなわち、変換効率は、非線形光学定数α、基本波光（
一次光）の出力Ｐｗおよび相互作用長Ｌのそれぞれの２
乗に比例する。
【０００５】しかしながら、上記提案の従来例のものは
相互作用長Ｌがあまり大きく取れず、また非線形光学定
数αもあまり大きいとは言えない。従って、上記提案の
変換効率は今だ十分とは言えず、さらに変換効率が良く
、実用に供するレベルの波長変換素子の開発が要望され
ている。このような実情に鑑み本発明は創案されたもの
であり、その目的は上記従来の問題点を解決し、第二高
調波光の変換効率が従来のものと比べて極めて大きい波
長変換素子を提供することにある。
相互作用長Ｌがあまり大きく取れず、また非線形光学定
数αもあまり大きいとは言えない。従って、上記提案の
変換効率は今だ十分とは言えず、さらに変換効率が良く
、実用に供するレベルの波長変換素子の開発が要望され
ている。このような実情に鑑み本発明は創案されたもの
であり、その目的は上記従来の問題点を解決し、第二高
調波光の変換効率が従来のものと比べて極めて大きい波
長変換素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの共振器の
先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜と、この薄膜と膜厚
の異なるＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜を交互に多重積層
させて、構造が非対称な多重量子井戸構造の量子化準位
間遷移を用いるように構成した。
に本発明は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの共振器の
先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜と、この薄膜と膜厚
の異なるＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜を交互に多重積層
させて、構造が非対称な多重量子井戸構造の量子化準位
間遷移を用いるように構成した。
【０００７】
【作用】本発明の波長変換素子は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半
導体レーザの共振器の先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄
膜と、この薄膜と膜厚の異なるＩＩ−ＩＶ族の他の一の
薄膜を交互に多重積層させて構造が非対称な多重量子井
戸構造の量子化準位間遷移を用いるように構成したので
、非線形光学定数αは格段と大きくなり、これにより第
二高調波光の変換効率は格段と向上する。
導体レーザの共振器の先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄
膜と、この薄膜と膜厚の異なるＩＩ−ＩＶ族の他の一の
薄膜を交互に多重積層させて構造が非対称な多重量子井
戸構造の量子化準位間遷移を用いるように構成したので
、非線形光学定数αは格段と大きくなり、これにより第
二高調波光の変換効率は格段と向上する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の波長変換素子を図１に基づい
て説明する。図１は本発明の波長変換素子１（以下、単
に変換素子１という）の１実施例を示す概略構成斜視図
である。変換素子１は、レーザ共振器Ｈと、多重量子井
戸構造部Ｗとに大別される。
て説明する。図１は本発明の波長変換素子１（以下、単
に変換素子１という）の１実施例を示す概略構成斜視図
である。変換素子１は、レーザ共振器Ｈと、多重量子井
戸構造部Ｗとに大別される。
【０００９】レーザ共振器Ｈは、活性層５１と、これを
挟むクラッド層４１、クラッド層６１を有し、クラッド
層４１、クラッド層６１および活性層５１の片側端面（
図面の右端）には誘電体反射ミラー９１が設けられる。 さらに、クラッド層４１およびクラッド層６１の表面に
は、それぞれ、電極８１，８５が被着される。本実施例
の場合、レーザ発振器Ｈは、例えばＧａＡｓ，ＧａＡｌ
Ａｓ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザである。例えば、Ｇ
ａＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族の活性層５１は、例えば、Ｇａ
ＡｌＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族のｐ形とｎ形のクラッド層４
１およびクラッド層６１で挟まれている。活性層５１は
、通常、クラッド層４１，６１に比べ屈折率が、５％程
度高く、活性層５１の厚さは、０．１μｍ程度であり、
光は活性層５１に沿って、１μｍ程度の幅に広がって導
波される。キャリアの注入には活性層５１の禁制帯の幅
に相当する電圧を印加する。この電圧は０．７〜１．５
Ｖ程度である。
挟むクラッド層４１、クラッド層６１を有し、クラッド
層４１、クラッド層６１および活性層５１の片側端面（
図面の右端）には誘電体反射ミラー９１が設けられる。 さらに、クラッド層４１およびクラッド層６１の表面に
は、それぞれ、電極８１，８５が被着される。本実施例
の場合、レーザ発振器Ｈは、例えばＧａＡｓ，ＧａＡｌ
Ａｓ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザである。例えば、Ｇ
ａＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族の活性層５１は、例えば、Ｇａ
ＡｌＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族のｐ形とｎ形のクラッド層４
１およびクラッド層６１で挟まれている。活性層５１は
、通常、クラッド層４１，６１に比べ屈折率が、５％程
度高く、活性層５１の厚さは、０．１μｍ程度であり、
光は活性層５１に沿って、１μｍ程度の幅に広がって導
波される。キャリアの注入には活性層５１の禁制帯の幅
に相当する電圧を印加する。この電圧は０．７〜１．５
Ｖ程度である。
【００１０】非対称な多重量子井戸構造部Ｗは、ＩＩ−
ＩＶ族の一の薄膜１１と、この薄膜１１と膜厚の異なる
ＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜１５を交互に積層させて形
成される。これらの膜は前記活性層５１に沿って導波さ
れる光の進行方向に直交するように積層される。具体的
には、例えば、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜１１をＺｎＳｅ
膜、ＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜１５をＺｎＳ膜とする
。ＺｎＳｅ膜の膜厚は５〜１０ｎｍ程度、ＺｎＳ膜の膜
厚は２５〜３５ｎｍ程度とされる。
ＩＶ族の一の薄膜１１と、この薄膜１１と膜厚の異なる
ＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜１５を交互に積層させて形
成される。これらの膜は前記活性層５１に沿って導波さ
れる光の進行方向に直交するように積層される。具体的
には、例えば、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜１１をＺｎＳｅ
膜、ＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜１５をＺｎＳ膜とする
。ＺｎＳｅ膜の膜厚は５〜１０ｎｍ程度、ＺｎＳ膜の膜
厚は２５〜３５ｎｍ程度とされる。
【００１１】本発明の多重量子井戸構造部Ｗは非対称な
構造をとる。すなわち、図２の拡大図に示されるように
一周期を構成するＺｎＳとＺｎＳｅとの積層ユニットＵ
は、単にＺｎＳとＺｎＳｅの膜をそれぞれ同一の膜厚で
形成するのではなく、不規則に形成される。具体的には
、ＺｎＳ膜１５ａを１２．５ｎｍ厚、ＺｎＳｅ膜１１ａ
を７．５ｎｍ厚、ＺｎＳ膜１５ｂを１５ｎｍ厚、ＺｎＳ
ｅ膜１１ｂを５ｎｍ厚に形成する。
構造をとる。すなわち、図２の拡大図に示されるように
一周期を構成するＺｎＳとＺｎＳｅとの積層ユニットＵ
は、単にＺｎＳとＺｎＳｅの膜をそれぞれ同一の膜厚で
形成するのではなく、不規則に形成される。具体的には
、ＺｎＳ膜１５ａを１２．５ｎｍ厚、ＺｎＳｅ膜１１ａ
を７．５ｎｍ厚、ＺｎＳ膜１５ｂを１５ｎｍ厚、ＺｎＳ
ｅ膜１１ｂを５ｎｍ厚に形成する。
【００１２】このような２種の膜で形成される積層ユニ
ットＵ（一周期）の繰り返し回数は、５０〜６０程度で
ある。これにより、多重量子井戸構造部Ｗが形成される
。繰り返し積層される積層ユニットは、一般に、略同一
膜厚とされるが、必要に応じて異なる膜厚とすることも
できる。また、積層ユニットＵの層構成も４層に限定さ
れるものではない。このような非対称な多重量子井戸構
造の先端部には誘電体反射ミラー９５が被着される。 このような多重量子井戸構造とすることにより、相互作
用長Ｌは上記従来例の場合と同様に小さく変りはないが
、非線形光学定数αの増加はＺｎＳｅなどの物質そのも
のの１０００倍にもなり、波長変換効率は格段と向上す
る。
ットＵ（一周期）の繰り返し回数は、５０〜６０程度で
ある。これにより、多重量子井戸構造部Ｗが形成される
。繰り返し積層される積層ユニットは、一般に、略同一
膜厚とされるが、必要に応じて異なる膜厚とすることも
できる。また、積層ユニットＵの層構成も４層に限定さ
れるものではない。このような非対称な多重量子井戸構
造の先端部には誘電体反射ミラー９５が被着される。 このような多重量子井戸構造とすることにより、相互作
用長Ｌは上記従来例の場合と同様に小さく変りはないが
、非線形光学定数αの増加はＺｎＳｅなどの物質そのも
のの１０００倍にもなり、波長変換効率は格段と向上す
る。
【００１３】本発明の非対称多重量子井戸構造で非線形
光学定数αが増大するのは、同一エネルギーバンド内で
量子閉込め効果により形成される複数のサブ・バンド間
の光遷移を利用することにより、光非線形効果が増強す
ることに起因する。すなわち、ｎ番目のサブ・バンドか
らｍ番目への振動子強度ｆは、非対称多重量子井戸構造
で増大し、二次の非線形光学定数αは振動子強度ｆの１
／２乗に比例するからである。
光学定数αが増大するのは、同一エネルギーバンド内で
量子閉込め効果により形成される複数のサブ・バンド間
の光遷移を利用することにより、光非線形効果が増強す
ることに起因する。すなわち、ｎ番目のサブ・バンドか
らｍ番目への振動子強度ｆは、非対称多重量子井戸構造
で増大し、二次の非線形光学定数αは振動子強度ｆの１
／２乗に比例するからである。
【００１４】このような変換素子は、気相ないし液相の
エピタキシャル成長法、デポジッション法、イオン交換
法、熱拡散法、イオン注入法等の公知の種々の製造方法
で形成できる。
エピタキシャル成長法、デポジッション法、イオン交換
法、熱拡散法、イオン注入法等の公知の種々の製造方法
で形成できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の波長変換素子は、 ＩＩＩ−Ｖ
族の半導体レーザの共振器の先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の
一の薄膜と、この薄膜と膜厚の異なるＩＩ−ＩＶ族の他
の一の薄膜を交互に多重積層させ、非対称な多重量子井
戸構造を形成している。従って、本発明の波長変換素子
の非線形光学定数αの増加は本発明の構造を導入しない
物質の１０００倍にもなりることが確認されており、素
子の波長変換効率は格段と向上するという効果を奏する
。
族の半導体レーザの共振器の先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の
一の薄膜と、この薄膜と膜厚の異なるＩＩ−ＩＶ族の他
の一の薄膜を交互に多重積層させ、非対称な多重量子井
戸構造を形成している。従って、本発明の波長変換素子
の非線形光学定数αの増加は本発明の構造を導入しない
物質の１０００倍にもなりることが確認されており、素
子の波長変換効率は格段と向上するという効果を奏する
。
【図１】本発明の波長変換素子の一実施例を示す概略構
成斜視図である。
成斜視図である。
【図２】多重量子井戸構造部Ｗの部分拡大模式図である
。
。
【図３】従来のＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ 共振器を備え
た波長変換素子の模式図である。
た波長変換素子の模式図である。
Ｈ レーザ共振部
Ｗ 多重量子井戸構造部
１１ 一の薄膜
１５ 他の一の薄膜
Claims (2)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの共振
器の先端部に、ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜と、この薄膜と
膜厚の異なるＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜を交互に多重
積層させて非対称な多重量子井戸構造を設けることを特
徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】 ＩＩ−ＩＶ族の一の薄膜はＺｎＳ膜で
あり、ＩＩ−ＩＶ族の他の一の薄膜はＺｎＳｅ膜である
ことを特徴とする請求項１記載の波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40070490A JPH04212938A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40070490A JPH04212938A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212938A true JPH04212938A (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=18510585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40070490A Pending JPH04212938A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04212938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252490A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Hitachi Ltd | 光半導体素子 |
| WO2009074149A3 (de) * | 2007-12-11 | 2009-09-11 | Lumics Gmbh | Passivierung einer resonator-endfläche eines halbleiter-lasers mit einem halbleiter-übergitter |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP40070490A patent/JPH04212938A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252490A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Hitachi Ltd | 光半導体素子 |
| WO2009074149A3 (de) * | 2007-12-11 | 2009-09-11 | Lumics Gmbh | Passivierung einer resonator-endfläche eines halbleiter-lasers mit einem halbleiter-übergitter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5384797A (en) | Monolithic multi-wavelength laser diode array | |
| JP2746326B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| US6885686B2 (en) | High coherent power, two-dimensional surface-emitting semiconductor diode array laser | |
| JPS6286881A (ja) | 光出力装置 | |
| JP4874768B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| JP3146505B2 (ja) | 集積型半導体レーザ素子 | |
| JPH0211027B2 (ja) | ||
| JP2004247492A (ja) | 量子カスケードレーザ | |
| JPH04212938A (ja) | 波長変換素子 | |
| JPS61242090A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JP4536488B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2546127B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH10321953A (ja) | 第二高調波発生装置 | |
| JP3215477B2 (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置 | |
| JPH08264892A (ja) | 波長掃引機能付き分布反射型半導体レーザ装置 | |
| JPS60145692A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JP3911665B2 (ja) | 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法 | |
| JPH04303984A (ja) | 面発光型光第二高調波素子 | |
| JPS59184585A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JPH0271573A (ja) | 分布帰還型半導体アレーレーザ | |
| JPH04212939A (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH04280490A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3075822B2 (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置 | |
| JPS5916432B2 (ja) | 複合半導体レ−ザ素子 | |
| JPH07118563B2 (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置 |