JPH05129728A - 金属偏光子及び半導体レーザ装置 - Google Patents
金属偏光子及び半導体レーザ装置Info
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- JPH05129728A JPH05129728A JP28883191A JP28883191A JPH05129728A JP H05129728 A JPH05129728 A JP H05129728A JP 28883191 A JP28883191 A JP 28883191A JP 28883191 A JP28883191 A JP 28883191A JP H05129728 A JPH05129728 A JP H05129728A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、半導体レーザとモノリシック集積が
可能な金属偏光子、及びその金属偏光子を用いて戻り光
による雑音を低減し、小型軽量化を可能にする半導体レ
ーザ装置を提供することを目的とする。 【構成】ブダルヘテロ構造の半導体レーザ40と導波路
型金属偏光子21と導波路型位相子60が、同一のn−
GaAs基板22上に、光結合されて形成されている。
半導体レーザ40と導波路型金属偏光子21とが向かい
合う端面にそれぞれ低反射コート41、42が設けら
れ、他方の端面にそれぞれ高反射コート43、44が設
けら、これら高反射コート43、44によりファブリペ
ロー共振器が形成されている。導波路型金属偏光子21
は、n−GaAs基板22上に、誘電体膜11と金属膜
12とが交互に積層された積層部13を有し、この積層
部13の上面及び両側面にクラッド層16が形成されて
いる。
可能な金属偏光子、及びその金属偏光子を用いて戻り光
による雑音を低減し、小型軽量化を可能にする半導体レ
ーザ装置を提供することを目的とする。 【構成】ブダルヘテロ構造の半導体レーザ40と導波路
型金属偏光子21と導波路型位相子60が、同一のn−
GaAs基板22上に、光結合されて形成されている。
半導体レーザ40と導波路型金属偏光子21とが向かい
合う端面にそれぞれ低反射コート41、42が設けら
れ、他方の端面にそれぞれ高反射コート43、44が設
けら、これら高反射コート43、44によりファブリペ
ロー共振器が形成されている。導波路型金属偏光子21
は、n−GaAs基板22上に、誘電体膜11と金属膜
12とが交互に積層された積層部13を有し、この積層
部13の上面及び両側面にクラッド層16が形成されて
いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属偏光子及び半導体レ
ーザ装置に係り、特に半導体レーザと接続が容易な金属
偏光子、及びその金属偏光子を用いて光ディスク等の光
情報処理機器用の光源として使用される半導体レーザ装
置に関する。
ーザ装置に係り、特に半導体レーザと接続が容易な金属
偏光子、及びその金属偏光子を用いて光ディスク等の光
情報処理機器用の光源として使用される半導体レーザ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスク装置などにおいて、その光源
として半導体レーザ装置を用いて光学系を形成すると、
半導体レーザ装置から出射された半導体レーザ装置光は
レンズ或いは光ディスク等の表面でその一部が反射され
半導体レーザ装置に戻される。この出射された光が反射
され半導体レーザ装置に戻ってくると、レーザ共振器中
の光と干渉を生じ、半導体レーザ装置の雑音が増加す
る。
として半導体レーザ装置を用いて光学系を形成すると、
半導体レーザ装置から出射された半導体レーザ装置光は
レンズ或いは光ディスク等の表面でその一部が反射され
半導体レーザ装置に戻される。この出射された光が反射
され半導体レーザ装置に戻ってくると、レーザ共振器中
の光と干渉を生じ、半導体レーザ装置の雑音が増加す
る。
【0003】この戻り光の影響を低減するため、従来、
ファブリペロー型半導体レーザ装置において端面反射率
を増大させる方法などが用いられてきたが、この方法で
は外部量子効率が高く取れないという問題があった。そ
こで半導体レーザ装置の出射端に、λ/4板又は偏光面
を角度π/2だけ回転させるファラデーローテイタを用
い、反射光を半導体レーザ装置の出射光と角度π/2だ
け偏光面のずれた光としてしまう方法が知られている。
ファブリペロー型半導体レーザ装置において端面反射率
を増大させる方法などが用いられてきたが、この方法で
は外部量子効率が高く取れないという問題があった。そ
こで半導体レーザ装置の出射端に、λ/4板又は偏光面
を角度π/2だけ回転させるファラデーローテイタを用
い、反射光を半導体レーザ装置の出射光と角度π/2だ
け偏光面のずれた光としてしまう方法が知られている。
【0004】即ち、図12に示されるように、半導体レ
ーザ装置90から出射された光はTEモード又はTMモ
ードの直線偏光の光として得られる。そしてこの直線偏
光の光は、偏光子91を通過することにより所定の偏光
面をもつ直線偏光の光となる。次いで、位相子としてλ
/4板92に垂直に入射することにより、直線偏光が円
偏光となる。
ーザ装置90から出射された光はTEモード又はTMモ
ードの直線偏光の光として得られる。そしてこの直線偏
光の光は、偏光子91を通過することにより所定の偏光
面をもつ直線偏光の光となる。次いで、位相子としてλ
/4板92に垂直に入射することにより、直線偏光が円
偏光となる。
【0005】この円偏光が、例えば光ディスクのミラー
表面等の反射板93によって反射され、再びλ/4板9
2を逆方向に通過すると、円偏光の反射光は更に位相が
ずれて、最初の直線偏光と角度π/2だけ偏光面がずれ
た直線偏光の光となる。このようにして最初の直線偏光
の光と角度π/2だけ偏光面がずれた直線偏光の戻り光
は、偏光子91によりカットされる。即ち、光アイソレ
ータとしての機能を発揮する。このため、戻り光誘起型
雑音を大幅に低減することができ、特性は大幅に改善さ
れる。
表面等の反射板93によって反射され、再びλ/4板9
2を逆方向に通過すると、円偏光の反射光は更に位相が
ずれて、最初の直線偏光と角度π/2だけ偏光面がずれ
た直線偏光の光となる。このようにして最初の直線偏光
の光と角度π/2だけ偏光面がずれた直線偏光の戻り光
は、偏光子91によりカットされる。即ち、光アイソレ
ータとしての機能を発揮する。このため、戻り光誘起型
雑音を大幅に低減することができ、特性は大幅に改善さ
れる。
【0006】また、図13に示されるように、λ/4板
92の代わりに、ファラデーローテイタ94を用いても
よい。この場合には、偏光子91を通過した直線偏光の
光の偏光面が、ファラデーローテイタ94により、角度
π/4だけ回転する。そしてこの直線偏光の光が反射板
93によって反射され、再びファラデーローテイタ94
を逆方向に通過すると、直線偏光の偏光面が更に角度π
/4だけ回転して、最初の直線偏光と角度π/2だけ偏
光面がずれた直線偏光の光となる。
92の代わりに、ファラデーローテイタ94を用いても
よい。この場合には、偏光子91を通過した直線偏光の
光の偏光面が、ファラデーローテイタ94により、角度
π/4だけ回転する。そしてこの直線偏光の光が反射板
93によって反射され、再びファラデーローテイタ94
を逆方向に通過すると、直線偏光の偏光面が更に角度π
/4だけ回転して、最初の直線偏光と角度π/2だけ偏
光面がずれた直線偏光の光となる。
【0007】従って、λ/4板92の場合と同様に、最
初の直線偏光の光と角度π/2だけ偏光面がずれた直線
偏光の戻り光は、偏光子91によりカットされる。この
ため、戻り光誘起型雑音を大幅に低減することができ、
特性は大幅に改善される。
初の直線偏光の光と角度π/2だけ偏光面がずれた直線
偏光の戻り光は、偏光子91によりカットされる。この
ため、戻り光誘起型雑音を大幅に低減することができ、
特性は大幅に改善される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ディスク装置などの光学系に用いられてきた位相
子や偏光子は水晶や方解石等の個別素子であり、光源と
しての半導体レーザ装置とモノリシック集積に耐えるよ
うな小型な物ができない問題があった。その一方で、レ
ーザディスク装置においては、ベアチップ実装などヘッ
ド部分を小軽量化する要求は、近年、更に強まってお
り、従来技術ではこれに対応できない。
来の光ディスク装置などの光学系に用いられてきた位相
子や偏光子は水晶や方解石等の個別素子であり、光源と
しての半導体レーザ装置とモノリシック集積に耐えるよ
うな小型な物ができない問題があった。その一方で、レ
ーザディスク装置においては、ベアチップ実装などヘッ
ド部分を小軽量化する要求は、近年、更に強まってお
り、従来技術ではこれに対応できない。
【0009】そこで本発明は、半導体レーザとモノリシ
ック集積が可能な金属偏光子、及びその金属偏光子を用
いて戻り光による雑音を低減し、小型軽量化を可能にす
る半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
ック集積が可能な金属偏光子、及びその金属偏光子を用
いて戻り光による雑音を低減し、小型軽量化を可能にす
る半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題は、金属薄膜と
所定の波長の光に透明な誘電体薄膜とが交互に積層さ
れ、積層方向と垂直方向に入射された光に対して、前記
積層方向と平行な電界の光を吸収し、前記積層方向と垂
直な電界の光を透過する積層部と、前記積層部を挟んで
設けられ、前記積層部よりも実効屈折率が小さいクラッ
ド部とを有し、前記クラッド部に挟まれた前記積層部
が、光導波路構造をなしていることを特徴とする金属偏
光子によって達成される。
所定の波長の光に透明な誘電体薄膜とが交互に積層さ
れ、積層方向と垂直方向に入射された光に対して、前記
積層方向と平行な電界の光を吸収し、前記積層方向と垂
直な電界の光を透過する積層部と、前記積層部を挟んで
設けられ、前記積層部よりも実効屈折率が小さいクラッ
ド部とを有し、前記クラッド部に挟まれた前記積層部
が、光導波路構造をなしていることを特徴とする金属偏
光子によって達成される。
【0011】また、上記課題は、半導体基板上に形成さ
れたダブルへテロ構造を有するレーザ増幅部と、前記半
導体基板上に形成され、前記レーザ増幅部に光結合され
た請求項1記載の金属偏光子とを有し、前記レーザ増幅
部を用いて発光されるレーザ光が、前記金属偏光子の透
過方向で且つ前記レーザ増幅部の活性層の積層方向と垂
直な方向に電界が偏光した直線偏光の光であることを特
徴とする半導体レーザ装置によって達成される。
れたダブルへテロ構造を有するレーザ増幅部と、前記半
導体基板上に形成され、前記レーザ増幅部に光結合され
た請求項1記載の金属偏光子とを有し、前記レーザ増幅
部を用いて発光されるレーザ光が、前記金属偏光子の透
過方向で且つ前記レーザ増幅部の活性層の積層方向と垂
直な方向に電界が偏光した直線偏光の光であることを特
徴とする半導体レーザ装置によって達成される。
【0012】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記レーザ増幅部に、回折格子が分布反射ミラーとして
設けられており、前記回折格子により、前記レーザ増幅
部から発振されるレーザ光が、前記レーザ増幅部の活性
層の積層方向と垂直な方向に電界が偏光した直線偏光の
光となるように制御され、前記直線偏光の光が、前記金
属偏光子を透過することを特徴とする半導体レーザ装置
によって達成される。
前記レーザ増幅部に、回折格子が分布反射ミラーとして
設けられており、前記回折格子により、前記レーザ増幅
部から発振されるレーザ光が、前記レーザ増幅部の活性
層の積層方向と垂直な方向に電界が偏光した直線偏光の
光となるように制御され、前記直線偏光の光が、前記金
属偏光子を透過することを特徴とする半導体レーザ装置
によって達成される。
【0013】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記レーザ増幅部の活性層が、引っ張り応力を受ける歪
超格子によって形成されており、前記活性層の積層方向
と垂直な方向に電界が偏光した直線偏光の光が、前記レ
ーザ増幅部から発振され、前記直線偏光の光が、前記金
属偏光子を透過することを特徴とする半導体レーザ装置
によって達成される。
前記レーザ増幅部の活性層が、引っ張り応力を受ける歪
超格子によって形成されており、前記活性層の積層方向
と垂直な方向に電界が偏光した直線偏光の光が、前記レ
ーザ増幅部から発振され、前記直線偏光の光が、前記金
属偏光子を透過することを特徴とする半導体レーザ装置
によって達成される。
【0014】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記レーザ増幅部及び前記金属偏光子の相対向する端面
にそれぞれ低反射コートが設けられ、前記レーザ増幅部
及び前記金属偏光子の他方の端面にそれぞれ高反射コー
トが設けられ、前記高反射コートを反射鏡とするファブ
リペロー共振器及び前記ファブリペロー共振器内に存在
する前記金属偏光子により、前記金属偏光子の透過方向
で且つ前記レーザ増幅部の活性層の積層方向と垂直な方
向に電界が偏光した直線偏光の光を発振することを特徴
とする半導体レーザ装置によって達成される。
前記レーザ増幅部及び前記金属偏光子の相対向する端面
にそれぞれ低反射コートが設けられ、前記レーザ増幅部
及び前記金属偏光子の他方の端面にそれぞれ高反射コー
トが設けられ、前記高反射コートを反射鏡とするファブ
リペロー共振器及び前記ファブリペロー共振器内に存在
する前記金属偏光子により、前記金属偏光子の透過方向
で且つ前記レーザ増幅部の活性層の積層方向と垂直な方
向に電界が偏光した直線偏光の光を発振することを特徴
とする半導体レーザ装置によって達成される。
【0015】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記金属偏光子に光結合してファラデーローテイタが設
けられており、前記ファラデーローテイタにより、前記
レーザ増幅部から発振され、前記金属偏光子を透過した
前記直線偏光の光が、所定の角度だけ偏光面を回転する
ことを特徴とする半導体レーザ装置によって達成され
る。
前記金属偏光子に光結合してファラデーローテイタが設
けられており、前記ファラデーローテイタにより、前記
レーザ増幅部から発振され、前記金属偏光子を透過した
前記直線偏光の光が、所定の角度だけ偏光面を回転する
ことを特徴とする半導体レーザ装置によって達成され
る。
【0016】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記金属偏光子に光結合して位相子が設けられており、
前記位相子により、前記レーザ増幅部から発振され前記
金属偏光子を透過した前記直線偏光の光が、広義楕円偏
光に変換されることを特徴とする半導体レーザ装置によ
って達成される。また、上記の半導体レーザ装置におい
て、前記位相子が、前記金属偏光子の前記積層部の積層
方向と所定の角度をなして設けられ、伝搬定数の異なる
2つ以上の伝搬モードを有する所定の長さの光導波路層
であり、前記レーザ増幅部から発振され前記金属偏光子
を透過した前記直線偏光の光が、前記光導波路層によっ
て伝搬定数の異なる2つの伝搬モードに同時に励振され
ることにより、広義楕円偏光に変換されることを特徴と
する半導体レーザ装置によって達成される。
前記金属偏光子に光結合して位相子が設けられており、
前記位相子により、前記レーザ増幅部から発振され前記
金属偏光子を透過した前記直線偏光の光が、広義楕円偏
光に変換されることを特徴とする半導体レーザ装置によ
って達成される。また、上記の半導体レーザ装置におい
て、前記位相子が、前記金属偏光子の前記積層部の積層
方向と所定の角度をなして設けられ、伝搬定数の異なる
2つ以上の伝搬モードを有する所定の長さの光導波路層
であり、前記レーザ増幅部から発振され前記金属偏光子
を透過した前記直線偏光の光が、前記光導波路層によっ
て伝搬定数の異なる2つの伝搬モードに同時に励振され
ることにより、広義楕円偏光に変換されることを特徴と
する半導体レーザ装置によって達成される。
【0017】また、上記の半導体レーザ装置において、
前記半導体導波路層を上下に挟む半導体層が、それぞれ
相異なる導電型を有しており、前記半導体層を介して、
前記半導体導波路層にキャリアを注入するか又は逆バイ
アスを印加するかし、前記半導体導波路層の屈折率を変
化させることにより、偏光状態を制御することを特徴と
する半導体レーザ装置によって達成される。
前記半導体導波路層を上下に挟む半導体層が、それぞれ
相異なる導電型を有しており、前記半導体層を介して、
前記半導体導波路層にキャリアを注入するか又は逆バイ
アスを印加するかし、前記半導体導波路層の屈折率を変
化させることにより、偏光状態を制御することを特徴と
する半導体レーザ装置によって達成される。
【0018】
【作用】本発明による金属偏光子は、金属薄膜と誘電体
薄膜とが交互に積層された積層部によって構成されてい
ることにより、所定の波長の光に対するして偏光子作用
を有すると共に、半導体レーザと接続が容易である。こ
のため、この金属偏光子を導波路型構造にして、同一基
板上にレーザ増幅部とモノリシック集積することが可能
となる。従って、レーザ増幅部から発振された直線偏光
の光の2つの伝搬モードのうち、一方のみが金属偏光子
によって透過され、他方が吸収されることになり、所定
の直線偏光の光を出射することができる。
薄膜とが交互に積層された積層部によって構成されてい
ることにより、所定の波長の光に対するして偏光子作用
を有すると共に、半導体レーザと接続が容易である。こ
のため、この金属偏光子を導波路型構造にして、同一基
板上にレーザ増幅部とモノリシック集積することが可能
となる。従って、レーザ増幅部から発振された直線偏光
の光の2つの伝搬モードのうち、一方のみが金属偏光子
によって透過され、他方が吸収されることになり、所定
の直線偏光の光を出射することができる。
【0019】但し、通常のダブルヘテロ構造の半導体レ
ーザでは、基板上に活性層やクラッド層が積層される積
層方向と平行な電界を有する直線偏光、即ちTEモード
のレーザ光が発振され、このTEモードの偏光方向は同
一基板上に形成された導波路型金属偏光子が吸収する偏
光方向と一致する。従って、レーザ増幅部と金属偏光子
とを同一基板上に形成するだけでは、レーザ増幅部が発
したレーザ光は、すべて金属偏光子によって吸収されて
しまう。それ故、TEモードと垂直方向の偏光方向を有
するTMモードが発振されるようにする必要がある。
ーザでは、基板上に活性層やクラッド層が積層される積
層方向と平行な電界を有する直線偏光、即ちTEモード
のレーザ光が発振され、このTEモードの偏光方向は同
一基板上に形成された導波路型金属偏光子が吸収する偏
光方向と一致する。従って、レーザ増幅部と金属偏光子
とを同一基板上に形成するだけでは、レーザ増幅部が発
したレーザ光は、すべて金属偏光子によって吸収されて
しまう。それ故、TEモードと垂直方向の偏光方向を有
するTMモードが発振されるようにする必要がある。
【0020】そして本発明による半導体レーザ装置は、
TEモードよりTMモードに対して高い反射率を有する
回折格子ミラーをレーザ増幅部に設け、TMモードを発
振させる分布帰還型半導体レーザとすることにより、金
属偏光子に吸収されないTMモードを発振することがで
き、従って金属偏光子を透過したTMモードの直線偏光
の光を出射することができる。
TEモードよりTMモードに対して高い反射率を有する
回折格子ミラーをレーザ増幅部に設け、TMモードを発
振させる分布帰還型半導体レーザとすることにより、金
属偏光子に吸収されないTMモードを発振することがで
き、従って金属偏光子を透過したTMモードの直線偏光
の光を出射することができる。
【0021】また、レーザ増幅部の活性層に引っ張り応
力を受ける歪超格子を用いることによっても、同様に、
金属偏光子に吸収されないTMモードを発振することが
できる。また、レーザ増幅部と金属偏光子とを内包する
ようにファブリペロー共振器を設け、このファブリペロ
ー共振器内における金属偏光子によるTEモードとTM
モードとの損失差を利用することによっても、同様に、
金属偏光子に吸収されないTMモードを選択的に発振す
ることができる。
力を受ける歪超格子を用いることによっても、同様に、
金属偏光子に吸収されないTMモードを発振することが
できる。また、レーザ増幅部と金属偏光子とを内包する
ようにファブリペロー共振器を設け、このファブリペロ
ー共振器内における金属偏光子によるTEモードとTM
モードとの損失差を利用することによっても、同様に、
金属偏光子に吸収されないTMモードを選択的に発振す
ることができる。
【0022】また、本発明による半導体レーザ装置は、
上記のごとくTMモードの直線偏光の光を出射するよう
に組み合わせたレーザ増幅部及び金属偏光子に、更に、
TMモードの偏光面を所定の角度だけ回転するファラデ
ーローテイタを組み合わせることにより、半導体レーザ
装置への戻り光の偏光面を所望の角度だけ回転すること
ができるため、この戻り光と発振光との重なりを減少さ
せ、戻り光雑音を低減することができる。
上記のごとくTMモードの直線偏光の光を出射するよう
に組み合わせたレーザ増幅部及び金属偏光子に、更に、
TMモードの偏光面を所定の角度だけ回転するファラデ
ーローテイタを組み合わせることにより、半導体レーザ
装置への戻り光の偏光面を所望の角度だけ回転すること
ができるため、この戻り光と発振光との重なりを減少さ
せ、戻り光雑音を低減することができる。
【0023】また、上記のファラデーローテイタの代わ
りに、TMモードの直線偏光の光を楕円偏又は光円偏光
(以下、「広義楕円偏光」という)に変換する位相子を
組み合わせることにより、同様に、半導体レーザ装置へ
の戻り光の偏光面を回転することができるため、戻り光
雑音を低減することができる。そしてこの位相子が、伝
搬定数の異なる2つ以上の伝搬モードを有する所定の長
さの光導波路構造であることにより、TMモードの直線
偏光の光を出射するレーザ増幅部及び金属偏光子と同一
基板上にモノリシック集積することが可能となる。
りに、TMモードの直線偏光の光を楕円偏又は光円偏光
(以下、「広義楕円偏光」という)に変換する位相子を
組み合わせることにより、同様に、半導体レーザ装置へ
の戻り光の偏光面を回転することができるため、戻り光
雑音を低減することができる。そしてこの位相子が、伝
搬定数の異なる2つ以上の伝搬モードを有する所定の長
さの光導波路構造であることにより、TMモードの直線
偏光の光を出射するレーザ増幅部及び金属偏光子と同一
基板上にモノリシック集積することが可能となる。
【0024】また、この導波路型の位相子が、p−n接
合構造を有することにより、導波路型位相子の導波路層
にキャリアを注入するか又は逆バイアスを印加するかし
て導波路層の屈折率を変化させ、偏光状態を制御するこ
とができるため、戻り光雑音の大幅な低減を実現するこ
とができる。
合構造を有することにより、導波路型位相子の導波路層
にキャリアを注入するか又は逆バイアスを印加するかし
て導波路層の屈折率を変化させ、偏光状態を制御するこ
とができるため、戻り光雑音の大幅な低減を実現するこ
とができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例を基づいて説
明する。図1は、本発明に用いる金属偏光子を示す斜視
図である。例えば厚さ25nmのSiO2 (シリコン酸
化膜)からなる誘電体膜11と例えば厚さ1.5nmの
Al(アルミニウム)からなる金属薄膜12とが交互に
積層されている。この積層構造は、スパッタリング法を
用いて、誘電体膜11と金属薄膜12とを交互に膜形成
していくことにより、容易に形成される。
明する。図1は、本発明に用いる金属偏光子を示す斜視
図である。例えば厚さ25nmのSiO2 (シリコン酸
化膜)からなる誘電体膜11と例えば厚さ1.5nmの
Al(アルミニウム)からなる金属薄膜12とが交互に
積層されている。この積層構造は、スパッタリング法を
用いて、誘電体膜11と金属薄膜12とを交互に膜形成
していくことにより、容易に形成される。
【0026】このような積層構造においては、金属薄膜
12内に存在する自由電子は、積層方向と平行方向には
自由に動くことができるが、積層方向と垂直方向にはそ
の動きが制約される。従って、誘電体膜11と金属薄膜
12との積層方向と平行な光が入射した場合、積層方向
と平行な電界の光に対しては、その光電界により金属薄
膜12内の自由電子が動かされる結果、光吸収が生じ
る。他方、積層方向と垂直な電界の光に対しては、光吸
収は生じない。
12内に存在する自由電子は、積層方向と平行方向には
自由に動くことができるが、積層方向と垂直方向にはそ
の動きが制約される。従って、誘電体膜11と金属薄膜
12との積層方向と平行な光が入射した場合、積層方向
と平行な電界の光に対しては、その光電界により金属薄
膜12内の自由電子が動かされる結果、光吸収が生じ
る。他方、積層方向と垂直な電界の光に対しては、光吸
収は生じない。
【0027】このように、誘電体膜11と金属薄膜12
との積層方向と平行な入射光に対し、偏光子作用を有す
る。また、誘電体膜11と金属薄膜12とを交互に積層
して形成されるため、半導体プロセスとの整合性がよ
く、また小型にできるという特徴をもっている。次に、
本発明の第1の実施例による金属偏光子を、図2を用い
て説明する。
との積層方向と平行な入射光に対し、偏光子作用を有す
る。また、誘電体膜11と金属薄膜12とを交互に積層
して形成されるため、半導体プロセスとの整合性がよ
く、また小型にできるという特徴をもっている。次に、
本発明の第1の実施例による金属偏光子を、図2を用い
て説明する。
【0028】図2は、第1の実施例による金属偏光子を
示す斜視図である。なお、上記図1の金属偏光子と同一
の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。上
記図1の例と同様に誘電体膜11と金属薄膜12とが交
互に積層され、積層部13が形成されている。そしてこ
の積層部13の上下には、積層部13の屈折率n1 より
も低い屈折率n2 をもつクラッド層14、15が設けら
れている。また、上部のクラッド層14はリッジ構造と
なっている。
示す斜視図である。なお、上記図1の金属偏光子と同一
の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。上
記図1の例と同様に誘電体膜11と金属薄膜12とが交
互に積層され、積層部13が形成されている。そしてこ
の積層部13の上下には、積層部13の屈折率n1 より
も低い屈折率n2 をもつクラッド層14、15が設けら
れている。また、上部のクラッド層14はリッジ構造と
なっている。
【0029】こうして縦方向においては、積層部13の
屈折率n1 が積層部13を上下に挟むクラッド層14、
15の屈折率n2 よりも高くなる材料を用いることによ
り、また横方向においては、上部のクラッド層14にリ
ッジ構造を形成して積層部13に等価屈折率の高い領域
を形成することにより、周囲より屈折率が高い部分が存
在する導波路構造を構成している。即ち、偏光子構造を
内在した光導波路となっている。
屈折率n1 が積層部13を上下に挟むクラッド層14、
15の屈折率n2 よりも高くなる材料を用いることによ
り、また横方向においては、上部のクラッド層14にリ
ッジ構造を形成して積層部13に等価屈折率の高い領域
を形成することにより、周囲より屈折率が高い部分が存
在する導波路構造を構成している。即ち、偏光子構造を
内在した光導波路となっている。
【0030】このように第1の実施例によれば、金属偏
光子がリッジ型導波路構造となっているため、上記図1
の例と同様の効果を奏することができると共に、半導体
レーザとの整合性がよく、同一の基板上に半導体レーザ
とモノリシックに集積することが可能であるという特徴
をもっている。次に、本発明の第2の実施例による金属
偏光子を、図3を用いて説明する。
光子がリッジ型導波路構造となっているため、上記図1
の例と同様の効果を奏することができると共に、半導体
レーザとの整合性がよく、同一の基板上に半導体レーザ
とモノリシックに集積することが可能であるという特徴
をもっている。次に、本発明の第2の実施例による金属
偏光子を、図3を用いて説明する。
【0031】図3は、第2の実施例による金属偏光子を
示す斜視図である。なお、上記図1の金属偏光子と同一
の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。上
記図1の例と同様に誘電体膜11と金属薄膜12とが交
互に積層され、積層部13が形成されている。そしてこ
の積層部13の上面及び両側面と底面に、誘電体膜11
の屈折率n1 よりも低い屈折率n3 をもつクラッド層1
6、17が設けられている。
示す斜視図である。なお、上記図1の金属偏光子と同一
の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。上
記図1の例と同様に誘電体膜11と金属薄膜12とが交
互に積層され、積層部13が形成されている。そしてこ
の積層部13の上面及び両側面と底面に、誘電体膜11
の屈折率n1 よりも低い屈折率n3 をもつクラッド層1
6、17が設けられている。
【0032】こうして積層部13の屈折率n1 が積層部
13の周囲を取り囲むクラッド層16、17の屈折率n
3 よりも高くなる材料を用いることにより、偏光子構造
を内在した光導波路となっている。このように第2の実
施例によれば、金属偏光子が埋め込み型導波路構造とな
っているため、上記第1の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
13の周囲を取り囲むクラッド層16、17の屈折率n
3 よりも高くなる材料を用いることにより、偏光子構造
を内在した光導波路となっている。このように第2の実
施例によれば、金属偏光子が埋め込み型導波路構造とな
っているため、上記第1の実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
【0033】次に、本発明の第3の実施例による半導体
レーザ装置を、図4を用いて説明する。図4(a)は半
導体レーザ装置を示す斜視図、図4(b)はそのレーザ
増幅部の共振器方向の断面図である。なお、上記図3の
金属偏光子と同一の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略する。また、レーザ増幅部に設けられているp
型及びn型の金属電極は、図を見易くするために省略し
てあるが、実際には形成されており、順バイアスの電流
を流しながら使用される。
レーザ装置を、図4を用いて説明する。図4(a)は半
導体レーザ装置を示す斜視図、図4(b)はそのレーザ
増幅部の共振器方向の断面図である。なお、上記図3の
金属偏光子と同一の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略する。また、レーザ増幅部に設けられているp
型及びn型の金属電極は、図を見易くするために省略し
てあるが、実際には形成されており、順バイアスの電流
を流しながら使用される。
【0034】本実施例による半導体レーザ装置は、同一
の基板上に半導体レーザと導波路型金属偏光子とがモノ
リシックに形成され、光結合されている点に特徴がある
が、このように半導体レーザと導波路型金属偏光子とが
モノリシックに集積される場合には、次の点に注意しな
くてはならない。通常の半導体レーザは、基板上に活性
層やクラッド層が積層される積層方向と平行な電界を有
する直線偏光、即ちTEモードのレーザビームを発振す
る。そしてこのTEモードの偏光方向は、半導体レーザ
とモノリシックに集積する導波路型金属偏光子が吸収す
る偏光方向と一致する。
の基板上に半導体レーザと導波路型金属偏光子とがモノ
リシックに形成され、光結合されている点に特徴がある
が、このように半導体レーザと導波路型金属偏光子とが
モノリシックに集積される場合には、次の点に注意しな
くてはならない。通常の半導体レーザは、基板上に活性
層やクラッド層が積層される積層方向と平行な電界を有
する直線偏光、即ちTEモードのレーザビームを発振す
る。そしてこのTEモードの偏光方向は、半導体レーザ
とモノリシックに集積する導波路型金属偏光子が吸収す
る偏光方向と一致する。
【0035】従って、このままでは半導体レーザ装置が
発したレーザビームは、すべて光導波路型金属偏光子に
よって吸収されてしまう。それ故、半導体レーザ装置が
TEモードと垂直方向の偏光を有する光、即ちTMモー
ドのレーザビームを発振するように手段を講じる必要が
ある。以上の理由から、第3の実施例による半導体レー
ザ装置の半導体レーザ増幅部は、分布帰還型半導体レー
ザが用いられている。
発したレーザビームは、すべて光導波路型金属偏光子に
よって吸収されてしまう。それ故、半導体レーザ装置が
TEモードと垂直方向の偏光を有する光、即ちTMモー
ドのレーザビームを発振するように手段を講じる必要が
ある。以上の理由から、第3の実施例による半導体レー
ザ装置の半導体レーザ増幅部は、分布帰還型半導体レー
ザが用いられている。
【0036】即ち、図4(a)に示されるように、分布
帰還型半導体レーザ20と導波路型金属偏光子21が、
同一のn−GaAs基板22上に、光結合されて形成さ
れている。この分布帰還型半導体レーザ20において
は、図4(a)、(b)に示されるように、n−GaA
s基板22上に、n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層
23を介して、GaAs活性層24が形成されている。
このGaAs活性層24上には、p−Al0.1 Ga0.9
As導波路層25が設けられている。
帰還型半導体レーザ20と導波路型金属偏光子21が、
同一のn−GaAs基板22上に、光結合されて形成さ
れている。この分布帰還型半導体レーザ20において
は、図4(a)、(b)に示されるように、n−GaA
s基板22上に、n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層
23を介して、GaAs活性層24が形成されている。
このGaAs活性層24上には、p−Al0.1 Ga0.9
As導波路層25が設けられている。
【0037】また、このp−Al0.1 Ga0.9 As導波
路層25上には、回折格子26を介して、p−Al0.3
Ga0.7 Asクラッド層27が形成され、このp−Al
0.3 Ga0.7 Asクラッド層27上には、p−GaAs
コンタクト層28が形成されている。従って、この回折
格子26の形成条件を適宜選ぶことにより、分布帰還型
半導体レーザ20は、TMモードの発振を実現すること
可能となる。
路層25上には、回折格子26を介して、p−Al0.3
Ga0.7 Asクラッド層27が形成され、このp−Al
0.3 Ga0.7 Asクラッド層27上には、p−GaAs
コンタクト層28が形成されている。従って、この回折
格子26の形成条件を適宜選ぶことにより、分布帰還型
半導体レーザ20は、TMモードの発振を実現すること
可能となる。
【0038】更に、これらp−GaAsコンタクト層2
8、p−Al0.3Ga0.7 Asクラッド層27、p−A
l0.1 Ga0.9 As導波路層25、GaAs活性層24
及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層23の両側に
は、SI(半絶縁性)−AlGaAs電流狭窄層29が
形成されている。他方、導波路型金属偏光子21におい
ては、上記第2の実施例による埋め込み型導波路構造の
金属偏光子と同様に、n−GaAs基板22上に、誘電
体膜11と金属薄膜12とが交互に積層された積層部1
3が形成され、この積層部13の上面及び両側面がクラ
ッド層16によって覆われている。
8、p−Al0.3Ga0.7 Asクラッド層27、p−A
l0.1 Ga0.9 As導波路層25、GaAs活性層24
及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層23の両側に
は、SI(半絶縁性)−AlGaAs電流狭窄層29が
形成されている。他方、導波路型金属偏光子21におい
ては、上記第2の実施例による埋め込み型導波路構造の
金属偏光子と同様に、n−GaAs基板22上に、誘電
体膜11と金属薄膜12とが交互に積層された積層部1
3が形成され、この積層部13の上面及び両側面がクラ
ッド層16によって覆われている。
【0039】このように第3の実施例によれば、分布帰
還型半導体レーザ20と導波路型金属偏光子21とが同
一のn−GaAs基板22上に光結合されて形成され、
分布帰還型半導体レーザ20からTMモードのレーザビ
ームが発振されて導波路型金属偏光子21に入射される
ことにより、所定の偏光面をもつ直線偏光の光を得るこ
とができる。
還型半導体レーザ20と導波路型金属偏光子21とが同
一のn−GaAs基板22上に光結合されて形成され、
分布帰還型半導体レーザ20からTMモードのレーザビ
ームが発振されて導波路型金属偏光子21に入射される
ことにより、所定の偏光面をもつ直線偏光の光を得るこ
とができる。
【0040】なお、第3の実施例においては、導波路型
金属偏光子21として埋め込み型光導波路構造の金属偏
光子を用いたが、その代わりに、上記第1の実施例に示
したリッジ型光導波路構造の金属偏光子を用いてもよ
い。次に、本発明の第4の実施例による半導体レーザ装
置を、図5を用いて説明する。
金属偏光子21として埋め込み型光導波路構造の金属偏
光子を用いたが、その代わりに、上記第1の実施例に示
したリッジ型光導波路構造の金属偏光子を用いてもよ
い。次に、本発明の第4の実施例による半導体レーザ装
置を、図5を用いて説明する。
【0041】図5(a)は半導体レーザ装置を示す斜視
図、図5(b)はそのレーザ増幅部の共振器方向と垂直
方向の断面図である。なお、上記図4の半導体レーザ装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。また、レーザ増幅部に設けられているp型及びn
型の金属電極は、図を見易くするために省略してある。
図、図5(b)はそのレーザ増幅部の共振器方向と垂直
方向の断面図である。なお、上記図4の半導体レーザ装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。また、レーザ増幅部に設けられているp型及びn
型の金属電極は、図を見易くするために省略してある。
【0042】本実施例による半導体レーザ装置は、TM
モードで発振させるための別の方法として、上記第3の
実施例における分布帰還型半導体レーザ20の代わり
に、レーザ増幅部の活性層が引っ張り応力を受ける歪超
格子層である半導体レーザを用い、この歪み量子井戸構
造の活性層を有する半導体レーザと導波路型金属偏光子
とがモノリシックに形成されている点に特徴がある。
モードで発振させるための別の方法として、上記第3の
実施例における分布帰還型半導体レーザ20の代わり
に、レーザ増幅部の活性層が引っ張り応力を受ける歪超
格子層である半導体レーザを用い、この歪み量子井戸構
造の活性層を有する半導体レーザと導波路型金属偏光子
とがモノリシックに形成されている点に特徴がある。
【0043】即ち、図5(a)に示されるように、歪み
量子井戸レーザ30と導波路型金属偏光子21とが、同
一のn−GaAs基板22上に、光結合されて形成され
ている。そして歪み量子井戸レーザ30においては、図
5(b)に示されるように、n−GaAs基板22上
に、n−AlGaInPクラッド層31を介して、厚さ
30nm以下で引っ張り応力を受けるInGaP歪み量
子井戸活性層32が形成されている。このInGaP歪
み量子井戸活性層32上には、両側にn−GaAs電流
狭窄層33が設けられたp−AlGaInPクラッド層
34が形成されている。また、このp−AlGaInP
クラッド層34上には、p−GaAsコンタクト層35
が形成されている。
量子井戸レーザ30と導波路型金属偏光子21とが、同
一のn−GaAs基板22上に、光結合されて形成され
ている。そして歪み量子井戸レーザ30においては、図
5(b)に示されるように、n−GaAs基板22上
に、n−AlGaInPクラッド層31を介して、厚さ
30nm以下で引っ張り応力を受けるInGaP歪み量
子井戸活性層32が形成されている。このInGaP歪
み量子井戸活性層32上には、両側にn−GaAs電流
狭窄層33が設けられたp−AlGaInPクラッド層
34が形成されている。また、このp−AlGaInP
クラッド層34上には、p−GaAsコンタクト層35
が形成されている。
【0044】このようにAlGaInP/InGaP系
材料を用い、InGaP活性層に引っ張り応力が生じる
半導体レーザにおいては、通常ではTEモードの発振が
観測されるファブリペロー型の半導体レーザであって
も、TMモードによる発振が観測される。これは、歪み
量子井戸活性層におけるホールのバンドの縮退の状態変
化により、TMモードのほうにより大きな光利得を生じ
させるメカニズムによるものである。従って、歪み量子
井戸レーザ30は、TMモードの発振を実現することが
可能となる。
材料を用い、InGaP活性層に引っ張り応力が生じる
半導体レーザにおいては、通常ではTEモードの発振が
観測されるファブリペロー型の半導体レーザであって
も、TMモードによる発振が観測される。これは、歪み
量子井戸活性層におけるホールのバンドの縮退の状態変
化により、TMモードのほうにより大きな光利得を生じ
させるメカニズムによるものである。従って、歪み量子
井戸レーザ30は、TMモードの発振を実現することが
可能となる。
【0045】このように第4の実施例によれば、歪み量
子井戸レーザ30と導波路型金属偏光子21とが同一の
n−GaAs基板22上に光結合されて形成され、歪み
量子井戸レーザ30からTMモードのレーザビームが発
振されて導波路型金属偏光子21に入射されることによ
り、所定の偏光面をもつ直線偏光の光を得ることができ
る。次に、本発明の第5の実施例による半導体レーザ装
置を、図6を用いて説明する。
子井戸レーザ30と導波路型金属偏光子21とが同一の
n−GaAs基板22上に光結合されて形成され、歪み
量子井戸レーザ30からTMモードのレーザビームが発
振されて導波路型金属偏光子21に入射されることによ
り、所定の偏光面をもつ直線偏光の光を得ることができ
る。次に、本発明の第5の実施例による半導体レーザ装
置を、図6を用いて説明する。
【0046】図6(a)は半導体レーザ装置を示す斜視
図、図6(b)はそのレーザ増幅部の共振器方向と垂直
方向の断面図である。なお、上記図4の半導体レーザ装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。また、レーザ増幅部に設けられたp型及びn型の
金属電極は、図を見易くするために省略してある。本実
施例による半導体レーザ装置は、TMモードで発振させ
るための更に別の方法として、上記第3又は第4の実施
例におけるTMモードで発振する分布帰還型半導体レー
ザ20又は歪み量子井戸レーザ30と導波路型偏光子を
縦列的に接続するの代わりに、TEモード及びTMモー
ドに増幅率を有する普通のブダルヘテロ構造の半導体レ
ーザを用い、この半導体レーザと導波路型金属偏光子と
を内包するようにファブリペロー共振器が構成されてい
る点に特徴がある。
図、図6(b)はそのレーザ増幅部の共振器方向と垂直
方向の断面図である。なお、上記図4の半導体レーザ装
置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。また、レーザ増幅部に設けられたp型及びn型の
金属電極は、図を見易くするために省略してある。本実
施例による半導体レーザ装置は、TMモードで発振させ
るための更に別の方法として、上記第3又は第4の実施
例におけるTMモードで発振する分布帰還型半導体レー
ザ20又は歪み量子井戸レーザ30と導波路型偏光子を
縦列的に接続するの代わりに、TEモード及びTMモー
ドに増幅率を有する普通のブダルヘテロ構造の半導体レ
ーザを用い、この半導体レーザと導波路型金属偏光子と
を内包するようにファブリペロー共振器が構成されてい
る点に特徴がある。
【0047】即ち、図6(a)に示されるように、普通
のブダルヘテロ構造の半導体レーザ40と導波路型金属
偏光子21とが、同一のn−GaAs基板22上に、光
結合されて形成されている。また、半導体レーザ40と
導波路型金属偏光子21とが相対向する端面には、それ
ぞれ低反射コート41、42が設けられ、半導体レーザ
40及び導波路型金属偏光子21の他方の端面には、そ
れぞれ反射率90%の高反射コート43及び反射率30
%の高反射コート44が設けられている。そしてこれら
2つの高反射コート43、44により、ファブリペロー
共振器が形成されている。
のブダルヘテロ構造の半導体レーザ40と導波路型金属
偏光子21とが、同一のn−GaAs基板22上に、光
結合されて形成されている。また、半導体レーザ40と
導波路型金属偏光子21とが相対向する端面には、それ
ぞれ低反射コート41、42が設けられ、半導体レーザ
40及び導波路型金属偏光子21の他方の端面には、そ
れぞれ反射率90%の高反射コート43及び反射率30
%の高反射コート44が設けられている。そしてこれら
2つの高反射コート43、44により、ファブリペロー
共振器が形成されている。
【0048】そして半導体レーザ40においては、図6
(b)に示されるように、n−GaAs基板22上に、
n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層45、GaAs活
性層46、p−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層47、
及びp−GaAsコンタクト層48が順に積層されてい
る。また、これらp−GaAsコンタクト層48、p−
Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層47、GaAs活性層
46、及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層45の
両側には、SI−AlGaAs電流狭窄層49が形成さ
れている。
(b)に示されるように、n−GaAs基板22上に、
n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層45、GaAs活
性層46、p−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層47、
及びp−GaAsコンタクト層48が順に積層されてい
る。また、これらp−GaAsコンタクト層48、p−
Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層47、GaAs活性層
46、及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層45の
両側には、SI−AlGaAs電流狭窄層49が形成さ
れている。
【0049】この半導体レーザ40から発振されるTE
モード及びTMモードのレーザビームは、導波路型金属
偏光子21によりTMモードとTEモードとの損失差が
与えられるため、高反射コート43、44を反射鏡とす
るファブリペロー共振器においてTMモードが選択的に
発振される。従って、このTMモードのレーザビーム
は、導波路型金属偏光子21側の相対的に反射率の低い
高反射コート44の端面から出射される。
モード及びTMモードのレーザビームは、導波路型金属
偏光子21によりTMモードとTEモードとの損失差が
与えられるため、高反射コート43、44を反射鏡とす
るファブリペロー共振器においてTMモードが選択的に
発振される。従って、このTMモードのレーザビーム
は、導波路型金属偏光子21側の相対的に反射率の低い
高反射コート44の端面から出射される。
【0050】このように第5の実施例によれば、高反射
コート43、44からなるファブリペロー共振器内に、
光の増幅媒質たる半導体レーザ40と導波路型金属偏光
子21が導入され、半導体レーザ40から発振されるT
Eモードのレーザビームが導波路型金属偏光子21によ
って光吸収され、TMモードのレーザビームのみが選択
的に発振されて導波路型金属偏光子21端面から出射さ
れることにより、所定の偏光面をもつ直線偏光光を得る
ことができる。
コート43、44からなるファブリペロー共振器内に、
光の増幅媒質たる半導体レーザ40と導波路型金属偏光
子21が導入され、半導体レーザ40から発振されるT
Eモードのレーザビームが導波路型金属偏光子21によ
って光吸収され、TMモードのレーザビームのみが選択
的に発振されて導波路型金属偏光子21端面から出射さ
れることにより、所定の偏光面をもつ直線偏光光を得る
ことができる。
【0051】次に、本発明の第6の実施例による半導体
レーザ装置を、図7を用いて説明する。図7(a)、
(b)は、それぞれ半導体レーザ装置の出射系及び反射
系を説明するための概略図である。本実施例による半導
体レーザ装置は、上記第5の実施例による半導体レーザ
装置と導波路型位相子とを組み合わせたものである。
レーザ装置を、図7を用いて説明する。図7(a)、
(b)は、それぞれ半導体レーザ装置の出射系及び反射
系を説明するための概略図である。本実施例による半導
体レーザ装置は、上記第5の実施例による半導体レーザ
装置と導波路型位相子とを組み合わせたものである。
【0052】上記第5の実施例による半導体レーザ装置
50の出射側、即ち導波路型金属偏光子側に、例えば屈
折率の異なる層に挟まれた光導波路層を有するリッジ型
の3層スラブ導波路51が、導波路型位相子として光結
合されて設けられている。このような3層スラブ導波路
51では、光の電界が光導波路層の層方向に平行なTE
モードと光の電界が層方向に垂直なTMモードとが存在
し、これらのモード間で伝搬定数βTE、βTMが異なるこ
と、即ち光が伝わる方向での等価屈折率が光電界の方向
により異なることが知られている。
50の出射側、即ち導波路型金属偏光子側に、例えば屈
折率の異なる層に挟まれた光導波路層を有するリッジ型
の3層スラブ導波路51が、導波路型位相子として光結
合されて設けられている。このような3層スラブ導波路
51では、光の電界が光導波路層の層方向に平行なTE
モードと光の電界が層方向に垂直なTMモードとが存在
し、これらのモード間で伝搬定数βTE、βTMが異なるこ
と、即ち光が伝わる方向での等価屈折率が光電界の方向
により異なることが知られている。
【0053】そしてこの3層スラブ導波路51の光導波
路層の長さ、即ち導波路長Lが |(βTE−βTM)L|=π/2 の関係を満足させるように調整され、またその光導波路
層の層方向が半導体レーザ装置50の金属偏光子の積層
部の積層方向と角度θをなすように制御されている。
路層の長さ、即ち導波路長Lが |(βTE−βTM)L|=π/2 の関係を満足させるように調整され、またその光導波路
層の層方向が半導体レーザ装置50の金属偏光子の積層
部の積層方向と角度θをなすように制御されている。
【0054】従って、図7(a)に示されるように、半
導体レーザ装置50から発せられた直線偏光の光が3層
スラブ導波路51の光導波路層に入射されると、伝搬定
数の異なるTEモードとTMモードとが同時に励振さ
れ、広義楕円偏光に変換され、出射される。次いで、3
層スラブ導波路51から出射された広義楕円偏光は、光
ディスクに入射されると共に光ディスクのミラー表面等
の反射板52によって反射され、図7(b)に示される
ように、再び3層スラブ導波路51に戻ってくる。この
とき、3層スラブ導波路51において広義楕円偏光の反
射光は更に位相がずれ、半導体レーザ装置50から発せ
られた最初の直線偏光と角度2θだけ偏光面がずれた直
線偏光に変換される。そしてこの直線偏光光が半導体レ
ーザ装置50への戻り光となる。
導体レーザ装置50から発せられた直線偏光の光が3層
スラブ導波路51の光導波路層に入射されると、伝搬定
数の異なるTEモードとTMモードとが同時に励振さ
れ、広義楕円偏光に変換され、出射される。次いで、3
層スラブ導波路51から出射された広義楕円偏光は、光
ディスクに入射されると共に光ディスクのミラー表面等
の反射板52によって反射され、図7(b)に示される
ように、再び3層スラブ導波路51に戻ってくる。この
とき、3層スラブ導波路51において広義楕円偏光の反
射光は更に位相がずれ、半導体レーザ装置50から発せ
られた最初の直線偏光と角度2θだけ偏光面がずれた直
線偏光に変換される。そしてこの直線偏光光が半導体レ
ーザ装置50への戻り光となる。
【0055】従って、この直線偏光の戻り光は、半導体
レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれること
になる。このとき、半導体レーザ装置発振光と垂直な成
分は半導体レーザ装置50内の電界と重なり合わないた
め、半導体レーザ装置50における戻り光と発振光との
重なりは少なくなり、戻り光誘起型雑音を低減すること
ができる。
レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれること
になる。このとき、半導体レーザ装置発振光と垂直な成
分は半導体レーザ装置50内の電界と重なり合わないた
め、半導体レーザ装置50における戻り光と発振光との
重なりは少なくなり、戻り光誘起型雑音を低減すること
ができる。
【0056】このように第6の実施例によれば、半導体
レーザ及び導波路型金属偏光子がモノリシックに形成さ
れている半導体レーザ装置50と導波路型位相子として
の3層スラブ導波路51が所定の角度θをもって組み合
わされていることにより、半導体レーザ装置50から発
せられた直線偏光の光が3層スラブ導波路51によって
広義楕円偏光に変換され、また光ディスクのミラー表面
等の反射板52によって反射された広義楕円偏光が再び
3層スラブ導波路51によって最初の直線偏光と角度2
θだけ偏光面がずれた直線偏光に変換されるため、半導
体レーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光は、半導体
レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれること
になり、戻り光誘起型雑音を低減することができる。
レーザ及び導波路型金属偏光子がモノリシックに形成さ
れている半導体レーザ装置50と導波路型位相子として
の3層スラブ導波路51が所定の角度θをもって組み合
わされていることにより、半導体レーザ装置50から発
せられた直線偏光の光が3層スラブ導波路51によって
広義楕円偏光に変換され、また光ディスクのミラー表面
等の反射板52によって反射された広義楕円偏光が再び
3層スラブ導波路51によって最初の直線偏光と角度2
θだけ偏光面がずれた直線偏光に変換されるため、半導
体レーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光は、半導体
レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれること
になり、戻り光誘起型雑音を低減することができる。
【0057】また、導波路型位相子としての3層スラブ
導波路51は、導波路の作用により光を楕円偏光に変換
するため、従来のように位相子材料自身が複屈折を持つ
必要はない。従って、ガラスや半導体などそれ自身複屈
折を示さない、通常の半導体デバイス製作に用いる材料
をそのまま用いて製作が可能となる。導波路としては、
光を透過する材料であれば何でも用いることができるこ
ととなる。
導波路51は、導波路の作用により光を楕円偏光に変換
するため、従来のように位相子材料自身が複屈折を持つ
必要はない。従って、ガラスや半導体などそれ自身複屈
折を示さない、通常の半導体デバイス製作に用いる材料
をそのまま用いて製作が可能となる。導波路としては、
光を透過する材料であれば何でも用いることができるこ
ととなる。
【0058】また、この導波路長Lをできるだけ小さく
し小型軽量化を図るためにはTE,TMモードの伝搬定
数差(βTE−βTM)をできるだけ大きくすればよい。こ
のためには、コア層とクラッド層の屈折率差を大きく取
ること、横方向、縦方向での導波路の寸法の比を大きく
取ること、適宜、ガイド層を層構造に加える等の設計方
法を取り得ることは、導波路技術者には自明のことであ
ろう。
し小型軽量化を図るためにはTE,TMモードの伝搬定
数差(βTE−βTM)をできるだけ大きくすればよい。こ
のためには、コア層とクラッド層の屈折率差を大きく取
ること、横方向、縦方向での導波路の寸法の比を大きく
取ること、適宜、ガイド層を層構造に加える等の設計方
法を取り得ることは、導波路技術者には自明のことであ
ろう。
【0059】特に、3層スラブ導波路51の光導波路層
と半導体レーザ装置50の活性層とのなす角度θをθ=
π/4となるように設定した場合、3層スラブ導波路5
1はλ/4板となり、そのλ/4位相子としての作用に
よって半導体レーザ装置50から発せられた直線偏光が
円偏光に変換され、また反射板52等によって反射され
た円偏光が最初の直線偏光と角度2θ=π/2だけ偏光
面がずれた直線偏光に変換されることにより、半導体レ
ーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光は、半導体レー
ザ装置50の発振光と偏光面が角度2θ=π/2ずれる
ことになるため、互いに重なり合うことがなくなり、戻
り光誘起型雑音を低減する効果は特に著しくなる。
と半導体レーザ装置50の活性層とのなす角度θをθ=
π/4となるように設定した場合、3層スラブ導波路5
1はλ/4板となり、そのλ/4位相子としての作用に
よって半導体レーザ装置50から発せられた直線偏光が
円偏光に変換され、また反射板52等によって反射され
た円偏光が最初の直線偏光と角度2θ=π/2だけ偏光
面がずれた直線偏光に変換されることにより、半導体レ
ーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光は、半導体レー
ザ装置50の発振光と偏光面が角度2θ=π/2ずれる
ことになるため、互いに重なり合うことがなくなり、戻
り光誘起型雑音を低減する効果は特に著しくなる。
【0060】なお、第6の実施例においては、半導体レ
ーザ装置50として上記第5の実施例による半導体レー
ザ装置を用いたが、その代わりに、上記第3又は第4の
実施例による半導体レーザ装置を用いてもよい。次に、
本発明の第7の実施例による半導体レーザ装置を、図8
を用いて説明する。
ーザ装置50として上記第5の実施例による半導体レー
ザ装置を用いたが、その代わりに、上記第3又は第4の
実施例による半導体レーザ装置を用いてもよい。次に、
本発明の第7の実施例による半導体レーザ装置を、図8
を用いて説明する。
【0061】図8(a)、(b)は、それぞれ半導体レ
ーザ装置の出射系及び反射系を説明するための概略図で
ある。なお、上記図7の半導体レーザ装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施例
による半導体レーザ装置は、上記第5の実施例における
導波路型位相子としての3層スラブ導波路51の代わり
に、偏光方向を所定の角度θだけ回転させるファラデー
ローテイタを用いたものである。
ーザ装置の出射系及び反射系を説明するための概略図で
ある。なお、上記図7の半導体レーザ装置と同一の構成
要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施例
による半導体レーザ装置は、上記第5の実施例における
導波路型位相子としての3層スラブ導波路51の代わり
に、偏光方向を所定の角度θだけ回転させるファラデー
ローテイタを用いたものである。
【0062】上記第6の実施例と同様に、半導体レーザ
装置50の出射側、即ち導波路型金属偏光子側に、ファ
ラデーローテイタ53が、光結合されて設けられてい
る。従って、図8(a)に示されるように、半導体レー
ザ装置50から発せられた直線偏光の光が、ファラデー
ローテイタ53によって偏光方向を角度θだけ回転させ
られ、出射される。
装置50の出射側、即ち導波路型金属偏光子側に、ファ
ラデーローテイタ53が、光結合されて設けられてい
る。従って、図8(a)に示されるように、半導体レー
ザ装置50から発せられた直線偏光の光が、ファラデー
ローテイタ53によって偏光方向を角度θだけ回転させ
られ、出射される。
【0063】次いで、この広義楕円偏光は、光ディスク
に入射されると共に光ディスクのミラー表面等の反射板
52によって反射され、図8(b)に示されるように、
再びファラデーローテイタ53に戻る。従って、偏光方
向が角度θだけ回転した反射光が更に偏光方向を角度θ
だけ回転させられ、最初の直線偏光と角度2θだけ偏光
面がずれた直線偏光の光が半導体レーザ装置50への戻
り光となる。
に入射されると共に光ディスクのミラー表面等の反射板
52によって反射され、図8(b)に示されるように、
再びファラデーローテイタ53に戻る。従って、偏光方
向が角度θだけ回転した反射光が更に偏光方向を角度θ
だけ回転させられ、最初の直線偏光と角度2θだけ偏光
面がずれた直線偏光の光が半導体レーザ装置50への戻
り光となる。
【0064】このため、この直線偏光の戻り光は、半導
体レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれるこ
とになるため、半導体レーザ装置50における戻り光と
発振光との重なりは少なくなり、戻り光誘起型雑音を低
減することができる。このように第7の実施例によれ
ば、半導体レーザ及び導波路型金属偏光子がモノリシッ
クに形成されている半導体レーザ装置50と偏光方向を
角度θだけ回転させるファラデーローテイタ53が組み
合わされていることにより、上記第6の実施例と同様の
効果を奏し、戻り光誘起型雑音を低減することができ
る。
体レーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θずれるこ
とになるため、半導体レーザ装置50における戻り光と
発振光との重なりは少なくなり、戻り光誘起型雑音を低
減することができる。このように第7の実施例によれ
ば、半導体レーザ及び導波路型金属偏光子がモノリシッ
クに形成されている半導体レーザ装置50と偏光方向を
角度θだけ回転させるファラデーローテイタ53が組み
合わされていることにより、上記第6の実施例と同様の
効果を奏し、戻り光誘起型雑音を低減することができ
る。
【0065】特に、ファラデーローテイタ53が偏光方
向を回転させる角度θをθ=π/4となるように設定し
た場合、上記のλ/4板を用いた場合と同様に、半導体
レーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光が、半導体レ
ーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θ=π/2ずれ
ることになるため、互いに重なり合うことがなくなり、
戻り光誘起型雑音を低減する効果は特に著しくなる。
向を回転させる角度θをθ=π/4となるように設定し
た場合、上記のλ/4板を用いた場合と同様に、半導体
レーザ装置50へのこの直線偏光の戻り光が、半導体レ
ーザ装置50の発振光と偏光面が角度2θ=π/2ずれ
ることになるため、互いに重なり合うことがなくなり、
戻り光誘起型雑音を低減する効果は特に著しくなる。
【0066】次に、本発明の第8の実施例による半導体
レーザ装置を、図9を用いて説明する。図9(a)は半
導体レーザ装置を示す斜視図、図9(b)はその導波路
型位相子の断面図である。なお、上記図6の半導体レー
ザ装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を
省略する。また、レーザ増幅部に設けられたp型及びn
型の金属電極は、図を見易くするために省略してある。
レーザ装置を、図9を用いて説明する。図9(a)は半
導体レーザ装置を示す斜視図、図9(b)はその導波路
型位相子の断面図である。なお、上記図6の半導体レー
ザ装置と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を
省略する。また、レーザ増幅部に設けられたp型及びn
型の金属電極は、図を見易くするために省略してある。
【0067】本実施例による半導体レーザ装置は、上記
第5の実施例による半導体レーザ装置と導波路型位相子
とが同一の基板上にモノリシックに形成され、光結合さ
れている点に特徴がある。即ち、普通のブダルヘテロ構
造の半導体レーザ40と導波路型金属偏光子21と導波
路型位相子60が、同一のn−GaAs基板22上に、
光結合されて形成されている。また、半導体レーザ40
と導波路型金属偏光子21と相対向する端面には、それ
ぞれ低反射コート41、42が設けられ、他方の端面に
は、それぞれ高反射コート43、44が設けられてい
る。そしてこれら2つの高反射コート43、44によ
り、ファブリペロー共振器が形成されている。
第5の実施例による半導体レーザ装置と導波路型位相子
とが同一の基板上にモノリシックに形成され、光結合さ
れている点に特徴がある。即ち、普通のブダルヘテロ構
造の半導体レーザ40と導波路型金属偏光子21と導波
路型位相子60が、同一のn−GaAs基板22上に、
光結合されて形成されている。また、半導体レーザ40
と導波路型金属偏光子21と相対向する端面には、それ
ぞれ低反射コート41、42が設けられ、他方の端面に
は、それぞれ高反射コート43、44が設けられてい
る。そしてこれら2つの高反射コート43、44によ
り、ファブリペロー共振器が形成されている。
【0068】また、導波路型位相子60においては、n
−GaAs基板22上に、Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層61、Al0.1 Ga0.9 As導波路層62、Al
0.3 Ga0.7 Asクラッド層63が順に積層されてい
る。ここで、Al0.1 Ga0.9 As導波路層62の屈折
率n4 は、その上下を挟むAl0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層61、63の屈折率n5 よりも大きい。また、Al
0.1 Ga0.9 As導波路層62は、中央部が半導体レー
ザ40の活性層等の積層方向と角度θ=π/4をなすよ
うに傾斜し、全体として2つの折れ曲がり構造の3次元
導波路となっている。
−GaAs基板22上に、Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層61、Al0.1 Ga0.9 As導波路層62、Al
0.3 Ga0.7 Asクラッド層63が順に積層されてい
る。ここで、Al0.1 Ga0.9 As導波路層62の屈折
率n4 は、その上下を挟むAl0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層61、63の屈折率n5 よりも大きい。また、Al
0.1 Ga0.9 As導波路層62は、中央部が半導体レー
ザ40の活性層等の積層方向と角度θ=π/4をなすよ
うに傾斜し、全体として2つの折れ曲がり構造の3次元
導波路となっている。
【0069】更に、Al0.1 Ga0.9 As導波路層62
の導波路長Lは、 |(βTE−βTM)L|=π/2 の関係を満足させるように設定されている。そして勿
論、半導体レーザ40のGaAs活性層46と、導波路
型金属偏光子21の積層部13と、導波路型位相子60
のAl0.1 Ga0.9 As導波路層62傾斜部分とは、光
軸を同じくして光結合されている。
の導波路長Lは、 |(βTE−βTM)L|=π/2 の関係を満足させるように設定されている。そして勿
論、半導体レーザ40のGaAs活性層46と、導波路
型金属偏光子21の積層部13と、導波路型位相子60
のAl0.1 Ga0.9 As導波路層62傾斜部分とは、光
軸を同じくして光結合されている。
【0070】このように第8の実施例によれば、半導体
レーザ40及び導波路型金属偏光子21と導波路型位相
子60とが同一のn−GaAs基板22上に光結合され
て形成され、半導体レーザ40及び導波路型金属偏光子
21の端面にそれぞれ設けられた高反射コート43、4
4によって半導体レーザ40及び導波路型金属偏光子2
1を内包するファブリペロー共振器が構成されているこ
とにより、導波路型金属偏光子21端面から出射された
所定の偏光面をもつ直線偏光光が導波路型位相子60に
よって円偏光に変換され、また反射されてきた円偏光が
再び導波路型位相子60によって最初の直線偏光と角度
2θ=π/2だけ偏光面がずれた直線偏光に変換される
ため、上記のλ/4板を用いて位相子作用を行わせる場
合と同様に、半導体レーザ40への直線偏光の戻り光
が、半導体レーザ40の発振光と偏光面が角度2θ=π
/2ずれて互いに重なり合うことがなくなり、戻り光の
妨害に強い半導体レーザ装置を構成することができる。
レーザ40及び導波路型金属偏光子21と導波路型位相
子60とが同一のn−GaAs基板22上に光結合され
て形成され、半導体レーザ40及び導波路型金属偏光子
21の端面にそれぞれ設けられた高反射コート43、4
4によって半導体レーザ40及び導波路型金属偏光子2
1を内包するファブリペロー共振器が構成されているこ
とにより、導波路型金属偏光子21端面から出射された
所定の偏光面をもつ直線偏光光が導波路型位相子60に
よって円偏光に変換され、また反射されてきた円偏光が
再び導波路型位相子60によって最初の直線偏光と角度
2θ=π/2だけ偏光面がずれた直線偏光に変換される
ため、上記のλ/4板を用いて位相子作用を行わせる場
合と同様に、半導体レーザ40への直線偏光の戻り光
が、半導体レーザ40の発振光と偏光面が角度2θ=π
/2ずれて互いに重なり合うことがなくなり、戻り光の
妨害に強い半導体レーザ装置を構成することができる。
【0071】次に、本発明の第8の実施例による半導体
レーザ装置における導波路型位相子の第1の変形例を、
図10を用いて説明する。図10は第1の変形例による
導波路型位相子を示す斜視図である。上記第8の実施例
による半導体レーザ装置においては、導波路型位相子6
0が、TE、TM偏光に対してπ/2の位相差を与える
ものとしたが、このようにいつも正確な位相差を与える
ためには、発振波長、導波路長などを厳密に制御する必
要があり、製作は難しい。しかし、導波路型位相子が半
導体導波路を用いて形成されていることにより、付加的
な機能を持たせることが可能となる。
レーザ装置における導波路型位相子の第1の変形例を、
図10を用いて説明する。図10は第1の変形例による
導波路型位相子を示す斜視図である。上記第8の実施例
による半導体レーザ装置においては、導波路型位相子6
0が、TE、TM偏光に対してπ/2の位相差を与える
ものとしたが、このようにいつも正確な位相差を与える
ためには、発振波長、導波路長などを厳密に制御する必
要があり、製作は難しい。しかし、導波路型位相子が半
導体導波路を用いて形成されていることにより、付加的
な機能を持たせることが可能となる。
【0072】そこで本変形例は、π/2の位相差を電気
的に調整できるようにするため、半導体導波路にpn構
造を形成し、更にこの半導体導波路に電流注入用の電極
を設けていることに特徴がある。即ち、この導波路型位
相子は、n−GaAs層70上に、n−Al0.3 Ga0.
7 Asクラッド層71、Al0.1 Ga0.9 As導波路層
72、p−Al0.3 Ga 0.7 Asクラッド層73、及び
p−GaAsコンタクト層74が順に積層されている。
ここで、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72の屈折率n
6 は、その上下を挟むp−Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層73及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層71
の屈折率n7 よりも大きい。
的に調整できるようにするため、半導体導波路にpn構
造を形成し、更にこの半導体導波路に電流注入用の電極
を設けていることに特徴がある。即ち、この導波路型位
相子は、n−GaAs層70上に、n−Al0.3 Ga0.
7 Asクラッド層71、Al0.1 Ga0.9 As導波路層
72、p−Al0.3 Ga 0.7 Asクラッド層73、及び
p−GaAsコンタクト層74が順に積層されている。
ここで、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72の屈折率n
6 は、その上下を挟むp−Al0.3 Ga0.7 Asクラッ
ド層73及びn−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層71
の屈折率n7 よりも大きい。
【0073】また、n−GaAs層70は中央部の表面
が傾斜しているため、Al0.1 Ga 0.9 As導波路層7
2は、中央部が半導体レーザ40の活性層等の積層方向
と角度θ=π/4をなすように傾斜し、全体として2つ
の折れ曲がり構造の3次元導波路となっている。更に、
Al0.1 Ga0.9 As導波路層72の傾斜部上方のp−
GaAsコンタクト層74上には、p−コンタクト電極
75が形成されている。そしてこのp−コンタクト電極
75とn−GaAs層70との間には順方向電圧が印加
され、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72にキャリアを
注入するようになっている。
が傾斜しているため、Al0.1 Ga 0.9 As導波路層7
2は、中央部が半導体レーザ40の活性層等の積層方向
と角度θ=π/4をなすように傾斜し、全体として2つ
の折れ曲がり構造の3次元導波路となっている。更に、
Al0.1 Ga0.9 As導波路層72の傾斜部上方のp−
GaAsコンタクト層74上には、p−コンタクト電極
75が形成されている。そしてこのp−コンタクト電極
75とn−GaAs層70との間には順方向電圧が印加
され、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72にキャリアを
注入するようになっている。
【0074】このように第1の変形例によれば、p−コ
ンタクト電極75からAl0.1 Ga 0.9 As導波路層7
2に電流を注入することにより、Al0.1 Ga0.9 As
導波路層72のキャリア密度を変化させてその屈折率を
変化させることができるため、TE,TMモードの伝搬
定数差を変化させて、位相差を電気的に制御することが
できる。従って、TE,TM偏光に対して所望の位相差
π/2に高精度に調整することができる。
ンタクト電極75からAl0.1 Ga 0.9 As導波路層7
2に電流を注入することにより、Al0.1 Ga0.9 As
導波路層72のキャリア密度を変化させてその屈折率を
変化させることができるため、TE,TMモードの伝搬
定数差を変化させて、位相差を電気的に制御することが
できる。従って、TE,TM偏光に対して所望の位相差
π/2に高精度に調整することができる。
【0075】次に、本発明の第8の実施例による半導体
レーザ装置における導波路型位相子の第2の変形例を、
図11を用いて説明する。図11は第2の変形例による
導波路型位相子を示す斜視図である。上記第1の変形例
においては、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72に電流
を注入してその屈折率を変化させることにより、位相差
を電気的に制御したが、この場合、電流注入による発熱
が問題となる。そこで本変形例は、π/2の位相差を電
気的に調整するために、光導波路層に逆バイアスを加え
ることによりこの問題を解決していることに特徴があ
る。
レーザ装置における導波路型位相子の第2の変形例を、
図11を用いて説明する。図11は第2の変形例による
導波路型位相子を示す斜視図である。上記第1の変形例
においては、Al0.1 Ga0.9 As導波路層72に電流
を注入してその屈折率を変化させることにより、位相差
を電気的に制御したが、この場合、電流注入による発熱
が問題となる。そこで本変形例は、π/2の位相差を電
気的に調整するために、光導波路層に逆バイアスを加え
ることによりこの問題を解決していることに特徴があ
る。
【0076】即ち、この導波路型位相子は、n−GaA
s層80上に、n−Al0.4 Ga0. 6 Asクラッド層8
1、Ga0.95Al0.05As層とGa0.3 Al0.7 As層
とが交互に積層されて量子井戸構造をなしているGa
0.95Al0.05As/Ga0.3 Al0.7 As量子井戸導波
路層82、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層83、
及びp−GaAsコンタクト層84が順に積層されてい
る。
s層80上に、n−Al0.4 Ga0. 6 Asクラッド層8
1、Ga0.95Al0.05As層とGa0.3 Al0.7 As層
とが交互に積層されて量子井戸構造をなしているGa
0.95Al0.05As/Ga0.3 Al0.7 As量子井戸導波
路層82、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層83、
及びp−GaAsコンタクト層84が順に積層されてい
る。
【0077】ここで、Ga0.95Al0.05As/Ga0.3
Al0.7 As量子井戸導波路層82の屈折率n8 は、そ
の上下を挟むp−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層83
及びn−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層81の屈折率
n9 よりも大きい。また、Ga0.95Al0.05As/Ga
0.3 Al0.7 As量子井戸導波路層82は、中央部が半
導体レーザ40の活性層等の積層方向と角度θ=π/4
をなすように傾斜し、全体として2つの折れ曲がり構造
の3次元導波路となっている。
Al0.7 As量子井戸導波路層82の屈折率n8 は、そ
の上下を挟むp−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層83
及びn−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層81の屈折率
n9 よりも大きい。また、Ga0.95Al0.05As/Ga
0.3 Al0.7 As量子井戸導波路層82は、中央部が半
導体レーザ40の活性層等の積層方向と角度θ=π/4
をなすように傾斜し、全体として2つの折れ曲がり構造
の3次元導波路となっている。
【0078】更に、Ga0.95Al0.05As/Ga0.3 A
l0.7 As量子井戸導波路層82の傾斜部上方のp−G
aAsコンタクト層84上には、p−コンタクト電極8
5が形成されている。そしてこのp−コンタクト電極7
5とn−GaAs層80との間には逆方向電圧が印加さ
れるようになっている。このように第2の変形例によれ
ば、p−コンタクト電極75とn−GaAs層80との
間に逆方向電圧を印加してGa0.95Al0.05As/Ga
0.3 Al0.7 As量子井戸導波路層82に逆バイアスを
印加することにより、発熱を生じることなく、Ga0.95
Al0.05As/Ga0.3Al0.7 As量子井戸導波路層
82の屈折率を変化させることができるため、TE、T
Mモードの伝搬定数差を変化させて位相差を電気的に制
御し、TE、TM偏光に対して所望の位相差π/2に高
精度に調整することができる。
l0.7 As量子井戸導波路層82の傾斜部上方のp−G
aAsコンタクト層84上には、p−コンタクト電極8
5が形成されている。そしてこのp−コンタクト電極7
5とn−GaAs層80との間には逆方向電圧が印加さ
れるようになっている。このように第2の変形例によれ
ば、p−コンタクト電極75とn−GaAs層80との
間に逆方向電圧を印加してGa0.95Al0.05As/Ga
0.3 Al0.7 As量子井戸導波路層82に逆バイアスを
印加することにより、発熱を生じることなく、Ga0.95
Al0.05As/Ga0.3Al0.7 As量子井戸導波路層
82の屈折率を変化させることができるため、TE、T
Mモードの伝搬定数差を変化させて位相差を電気的に制
御し、TE、TM偏光に対して所望の位相差π/2に高
精度に調整することができる。
【0079】特に、導波路層が量子井戸構造の場合、小
さいバイアス変化により大きな屈折率変化が得られるこ
とが知られており、位相差の調整範囲を増大させるのに
有効である。
さいバイアス変化により大きな屈折率変化が得られるこ
とが知られており、位相差の調整範囲を増大させるのに
有効である。
【0080】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属偏光
子が、金属薄膜と所定の波長の光に透明な誘電体薄膜と
が交互に積層された積層部によって構成されることによ
り、所定の波長の光に対するして偏光子作用を有すると
共に、半導体レーザと接続が容易な導波路型構造にし
て、レーザ増幅部と同一基板上にモノリシック集積する
ことが可能となる。
子が、金属薄膜と所定の波長の光に透明な誘電体薄膜と
が交互に積層された積層部によって構成されることによ
り、所定の波長の光に対するして偏光子作用を有すると
共に、半導体レーザと接続が容易な導波路型構造にし
て、レーザ増幅部と同一基板上にモノリシック集積する
ことが可能となる。
【0081】また、レーザ増幅部と金属偏光子とをモノ
リシック集積し、レーザ増幅部に回折格子ミラーを設け
たり、レーザ増幅部の活性層に引っ張り応力を受ける歪
超格子を用いたり、レーザ増幅部と金属偏光子とを内包
するファブリペロー共振器を設けたりすることにより、
金属偏光子に吸収されない直線偏光の光を発振すること
ができ、所定の直線偏光の光を出射することができる。
リシック集積し、レーザ増幅部に回折格子ミラーを設け
たり、レーザ増幅部の活性層に引っ張り応力を受ける歪
超格子を用いたり、レーザ増幅部と金属偏光子とを内包
するファブリペロー共振器を設けたりすることにより、
金属偏光子に吸収されない直線偏光の光を発振すること
ができ、所定の直線偏光の光を出射することができる。
【0082】また、レーザ増幅部と金属偏光子とが組み
合わされて所定の直線偏光の光を出射する半導体レーザ
装置に、偏光面を回転するファラデーローテイタ又は直
線偏光の光を広義楕円偏光に変換する位相子を更に組み
合わせることにより、半導体レーザ装置への戻り光の偏
光面を回転させ、この戻り光と発振光との重なりを減少
させ、戻り光雑音を低減することができる。
合わされて所定の直線偏光の光を出射する半導体レーザ
装置に、偏光面を回転するファラデーローテイタ又は直
線偏光の光を広義楕円偏光に変換する位相子を更に組み
合わせることにより、半導体レーザ装置への戻り光の偏
光面を回転させ、この戻り光と発振光との重なりを減少
させ、戻り光雑音を低減することができる。
【0083】更に、この位相子が、伝搬定数の異なる2
つ以上の伝搬モードを有する所定の長さの光導波路構造
であることにより、レーザ増幅部及び金属偏光子と同一
基板上にモノリシック集積することが可能となる。そし
てこの導波路型の位相子が、p−n接合構造を有するこ
とにより、導波路型位相子の導波路層にキャリアを注入
するか又は逆バイアスを印加するかして導波路層の屈折
率を変化させ、偏光状態を制御することができるため、
戻り光雑音の大幅な低減を実現することができる。
つ以上の伝搬モードを有する所定の長さの光導波路構造
であることにより、レーザ増幅部及び金属偏光子と同一
基板上にモノリシック集積することが可能となる。そし
てこの導波路型の位相子が、p−n接合構造を有するこ
とにより、導波路型位相子の導波路層にキャリアを注入
するか又は逆バイアスを印加するかして導波路層の屈折
率を変化させ、偏光状態を制御することができるため、
戻り光雑音の大幅な低減を実現することができる。
【0084】このようにしてレーザ増幅部及び金属偏光
子、更には位相子をモノリシック集積することにより、
小型軽量で戻り光雑音の小さい半導体レーザ装置を構成
することができる。
子、更には位相子をモノリシック集積することにより、
小型軽量で戻り光雑音の小さい半導体レーザ装置を構成
することができる。
【図1】本発明の第1の実施例による金属偏光子を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例による金属偏光子を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施例による金属偏光子を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図4】本発明の第3の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図5】本発明の第4の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図6】本発明の第5の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図7】本発明の第6の実施例による半導体レーザ装置
の出射系及び反射系を説明するための概略図である。
の出射系及び反射系を説明するための概略図である。
【図8】本発明の第7の実施例による半導体レーザ装置
の出射系及び反射系を説明するための概略図である。
の出射系及び反射系を説明するための概略図である。
【図9】本発明の第8の実施例による半導体レーザ装置
を示す図である。
を示す図である。
【図10】図9に示す半導体レーザ装置における導波路
型位相子の第1の変形例を示す図である。
型位相子の第1の変形例を示す図である。
【図11】図9に示す半導体レーザ装置における導波路
型位相子の第2の変形例を示す図である。
型位相子の第2の変形例を示す図である。
【図12】従来の半導体レーザ装置の出射系及び反射系
を説明するための概略図である。
を説明するための概略図である。
【図13】従来の半導体レーザ装置の出射系及び反射系
を説明するための概略図である。
を説明するための概略図である。
11…誘電体膜 12…金属薄膜 13…積層部 14、15、16、17…クラッド層 20…分布帰還型半導体レーザ 21…導波路型金属偏光子 22…n−GaAs基板 23、45、71…n−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド
層 24、46…GaAs活性層 25…p−Al0.1 Ga0.9 As導波路層 26…回折格子 27、47、73…p−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド
層 28、35、48、74、84…p−GaAsコンタク
ト層 29、49…SI−AlGaAs電流狭窄層 30…歪み量子井戸レーザ 31…n−AlGaInPクラッド層 32…InGaP歪み量子井戸活性層 33…n−GaAs電流狭窄層 34…p−AlGaInPクラッド層 40…半導体レーザ 41、42…低反射コート 43、44…高反射コート 50、90…半導体レーザ装置 51…3層スラブ導波路 52、93…反射板 53、94…ファラデーローテイタ 60…導波路型位相子 61、63…Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層 62、72…Al0.1 Ga0.9 As導波路層 70、80…n−GaAs層 75、85…p−コンタクト電極 81…n−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 82…Ga0.95Al0.05As/Ga0.3 Al0.7 As量
子井戸導波路層 83…p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 91…偏光子 92…λ/4板
層 24、46…GaAs活性層 25…p−Al0.1 Ga0.9 As導波路層 26…回折格子 27、47、73…p−Al0.3 Ga0.7 Asクラッド
層 28、35、48、74、84…p−GaAsコンタク
ト層 29、49…SI−AlGaAs電流狭窄層 30…歪み量子井戸レーザ 31…n−AlGaInPクラッド層 32…InGaP歪み量子井戸活性層 33…n−GaAs電流狭窄層 34…p−AlGaInPクラッド層 40…半導体レーザ 41、42…低反射コート 43、44…高反射コート 50、90…半導体レーザ装置 51…3層スラブ導波路 52、93…反射板 53、94…ファラデーローテイタ 60…導波路型位相子 61、63…Al0.3 Ga0.7 Asクラッド層 62、72…Al0.1 Ga0.9 As導波路層 70、80…n−GaAs層 75、85…p−コンタクト電極 81…n−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 82…Ga0.95Al0.05As/Ga0.3 Al0.7 As量
子井戸導波路層 83…p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層 91…偏光子 92…λ/4板
Claims (9)
- 【請求項1】 金属薄膜と所定の波長の光に透明な誘電
体薄膜とが交互に積層され、積層方向と垂直方向に入射
された光に対して、前記積層方向と平行な電界の光を吸
収し、前記積層方向と垂直な電界の光を透過する積層部
と、 前記積層部を挟んで設けられ、前記積層部よりも実効屈
折率が小さいクラッド部とを有し、 前記クラッド部に挟まれた前記積層部が、光導波路構造
をなしていることを特徴とする金属偏光子。 - 【請求項2】 半導体基板上に形成され、ダブルへテロ
構造を有するレーザ増幅部と、 前記半導体基板上に形成され、前記レーザ増幅部に光結
合された請求項1記載の金属偏光子とを有し、 前記レーザ増幅部を用いて発光されるレーザ光が、前記
金属偏光子の透過方向で且つ前記レーザ増幅部の活性層
の積層方向と垂直な方向に電界が偏光した直線偏光の光
であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記レーザ増幅部に、回折格子が分布反射ミラーとして
設けられており、 前記回折格子により、前記レーザ増幅部から発振される
レーザ光が、前記レーザ増幅部の活性層の積層方向と垂
直な方向に電界が偏光した直線偏光の光となるように制
御され、 前記直線偏光の光が、前記金属偏光子を透過することを
特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項4】 請求項2記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記レーザ増幅部の活性層が、引っ張り応力を受ける歪
超格子によって形成されており、 前記活性層の積層方向と垂直な方向に電界が偏光した直
線偏光の光が、前記レーザ増幅部から発振され、 前記直線偏光の光が、前記金属偏光子を透過することを
特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項5】 請求項2記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記レーザ増幅部及び前記金属偏光子の相対向する端面
にそれぞれ低反射コートが設けられ、 前記レーザ増幅部及び前記金属偏光子の他方の端面にそ
れぞれ高反射コートが設けられ、 前記高反射コートを反射鏡とするファブリペロー共振器
及び前記ファブリペロー共振器内に存在する前記金属偏
光子により、前記金属偏光子の透過方向で且つ前記レー
ザ増幅部の活性層の積層方向と垂直な方向に電界が偏光
した直線偏光の光を発振することを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項6】 請求項2乃至5のいずれかに記載の半導
体レーザ装置において、 前記金属偏光子に光結合してファラデーローテイタが設
けられており、 前記ファラデーローテイタにより、前記レーザ増幅部か
ら発振され前記金属偏光子を透過した前記直線偏光の光
が、所定の角度だけ偏光面を回転することを特徴とする
半導体レーザ装置。 - 【請求項7】 請求項2乃至5のいずれかに記載の半導
体レーザ装置において、 前記金属偏光子に光結合して位相子が設けられており、 前記位相子により、前記レーザ増幅部から発振され、前
記金属偏光子を透過した前記直線偏光の光が、広義楕円
偏光に変換されることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記位相子が、前記金属偏光子の前記積層部の積層方向
と所定の角度をなして設けられ、伝搬定数の異なる2つ
以上の伝搬モードを有する所定の長さの光導波路層であ
り、 前記レーザ増幅部から発振され前記金属偏光子を透過し
た前記直線偏光の光が、前記光導波路層によって伝搬定
数の異なる2つの伝搬モードに同時に励振されることに
より、広義楕円偏光に変換されることを特徴とする半導
体レーザ装置。 - 【請求項9】 請求項8記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記半導体導波路層を上下に挟む半導体層が、それぞれ
相異なる導電型を有しており、 前記半導体層を介して、前記半導体導波路層にキャリア
を注入するか又は逆バイアスを印加するかし、前記半導
体導波路層の屈折率を変化させることにより、偏光状態
を制御することを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28883191A JPH05129728A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 金属偏光子及び半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28883191A JPH05129728A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 金属偏光子及び半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129728A true JPH05129728A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17735313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28883191A Withdrawn JPH05129728A (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 金属偏光子及び半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129728A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08201176A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-08-09 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マイクロ偏光計、マイクロセンサ・システム、および薄膜の特性を測定する方法 |
| JP2010123219A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Sharp Corp | 近接場光発生素子および光アシスト磁気記録素子 |
| JP2019057543A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| GB2615989A (en) * | 2021-12-31 | 2023-08-30 | Smart Photonics Holding B V | Polarisation converter and method of fabrication |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP28883191A patent/JPH05129728A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08201176A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-08-09 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | マイクロ偏光計、マイクロセンサ・システム、および薄膜の特性を測定する方法 |
| JP2010123219A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Sharp Corp | 近接場光発生素子および光アシスト磁気記録素子 |
| US8254213B2 (en) | 2008-11-21 | 2012-08-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Near-field light generating device and optically-assisted magnetic recording device with absorbing waveguide |
| JP2019057543A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
| GB2615989A (en) * | 2021-12-31 | 2023-08-30 | Smart Photonics Holding B V | Polarisation converter and method of fabrication |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |