JPH06318765A - チューナブル半導体レーザを含む製品 - Google Patents
チューナブル半導体レーザを含む製品Info
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- JPH06318765A JPH06318765A JP6033997A JP3399794A JPH06318765A JP H06318765 A JPH06318765 A JP H06318765A JP 6033997 A JP6033997 A JP 6033997A JP 3399794 A JP3399794 A JP 3399794A JP H06318765 A JPH06318765 A JP H06318765A
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- H01S5/0614—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by electric field, i.e. whereby an additional electric field is used to tune the bandgap, e.g. using the Stark-effect
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- 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
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- H01S5/18358—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] containing spacer layers to adjust the phase of the light wave in the cavity
-
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- H01S5/1838—Reflector bonded by wafer fusion or by an intermediate compound
-
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的大きな変化範囲を有する簡単で、コン
パクトで、波長変化が可能な半導体レーザを提供する。 【構成】 明らかにされているチューナブル（波長又は
焦点距離）レーザは典型的な場合、下部ブラッグ反射器
（１１）及び活性領域（１３）を含む多層構造を含む面
発光レーザである。電子−光材料（たとえば１９９）
（典型的な場合、液晶材料）の層は、多層構造の最上部
表面と接触し、電子−光材料の層に電圧を印加する手段
が設けられる。一実施例において、層（１９９）はレー
ザ空洞の内側にあり、レーザ波長を変化可能にしてい
る。別の実施例において、レーザは出力放射を焦点に合
わせるＺレーザで、多層構造はまた、上部ブラッグ反射
器（たとえば２０）を含む。この実施例において、電子
−光材料（たとえば２９０）の層はレーザ空洞の外側に
あり、レーザは変化可能な焦点距離をもつ。更に別の実
施例において、波長と焦点距離の両方が変化可能であ
る。本発明に従うレーザは、たとえば波長分割多重又は
光学的に増幅された光ファイバ通信システムといった各
種用途で用いると有利である。
パクトで、波長変化が可能な半導体レーザを提供する。 【構成】 明らかにされているチューナブル（波長又は
焦点距離）レーザは典型的な場合、下部ブラッグ反射器
（１１）及び活性領域（１３）を含む多層構造を含む面
発光レーザである。電子−光材料（たとえば１９９）
（典型的な場合、液晶材料）の層は、多層構造の最上部
表面と接触し、電子−光材料の層に電圧を印加する手段
が設けられる。一実施例において、層（１９９）はレー
ザ空洞の内側にあり、レーザ波長を変化可能にしてい
る。別の実施例において、レーザは出力放射を焦点に合
わせるＺレーザで、多層構造はまた、上部ブラッグ反射
器（たとえば２０）を含む。この実施例において、電子
−光材料（たとえば２９０）の層はレーザ空洞の外側に
あり、レーザは変化可能な焦点距離をもつ。更に別の実
施例において、波長と焦点距離の両方が変化可能であ
る。本発明に従うレーザは、たとえば波長分割多重又は
光学的に増幅された光ファイバ通信システムといった各
種用途で用いると有利である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野 本発明はチューナブル半導体レーザを含む製品（たとえ
ば、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システム）に係る。
ば、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システム）に係る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】本発明の背景 波長可変半導体レーザは、たとえばＷＤＭ光ファイバ通
信システムのような多くの技術システムで、鍵となる要
素で、そのようなレーザはよく知られている。たとえ
ば、ピー・アール・バーガー（P. R. Berger) ら、アプ
ライド・フィジックス・レターズ（Applied Physics
Letters ) 、第５９巻、１１７頁（１９９１）は、熱
的に導入される変化を実現するために、基板のペルチュ
効果を用いた面発光レーザ（ＳＥＬ）を、明らかにして
いる。しかし、この効果はかなり小さな変化範囲（典型
的な場合約１nm）を、可能にするだけである。より大き
な（たとえば＞１０nm）変化範囲を有する半導体レーザ
は、特に技術的な関心が持たれている。
信システムのような多くの技術システムで、鍵となる要
素で、そのようなレーザはよく知られている。たとえ
ば、ピー・アール・バーガー（P. R. Berger) ら、アプ
ライド・フィジックス・レターズ（Applied Physics
Letters ) 、第５９巻、１１７頁（１９９１）は、熱
的に導入される変化を実現するために、基板のペルチュ
効果を用いた面発光レーザ（ＳＥＬ）を、明らかにして
いる。しかし、この効果はかなり小さな変化範囲（典型
的な場合約１nm）を、可能にするだけである。より大き
な（たとえば＞１０nm）変化範囲を有する半導体レーザ
は、特に技術的な関心が持たれている。
【０００３】液晶材料を含む手段によるレーザの電子−
光変化は知られている。しかし、従来技術のデバイス
は、典型的な場合、別の液晶材料を含む要素を外部空洞
中に有する外部空洞を含む。たとえば、ジェイ・アール
・アンド・リュース（J. R. Andrews)、アイ・イーイー
イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ（IEEE Ph
otonics Technology Letters ) 、第２（５）巻、３
３４頁；エイチ・ツダ（H. Tsuda) ら、アイ・イーイー
イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ（IEEE
Photonics Technology Letters ) 、第３（６）巻、
５０４頁；エイチ・ツダ（H. Tsuda) ら、アプライド・
フィジックス・レターズ（Applied Physics Letter
s ) 第６１（１７）巻、２００６頁；及びキー・ツァン
（Qi Zhang) ら、オプティクス・レターズ（Optics Le
tters ) 、第１７（１）巻、４３頁を参照のこと。その
ような光源は典型的な場合、レーザダイオードに加え多
くの要素を含み、従って典型的な場合、使用が不便であ
る。本明細書は特に、比較的大きな変化範囲を有する簡
単で、コンパクトで、波長変化が可能な半導体レーザ
を、明らかにする。
光変化は知られている。しかし、従来技術のデバイス
は、典型的な場合、別の液晶材料を含む要素を外部空洞
中に有する外部空洞を含む。たとえば、ジェイ・アール
・アンド・リュース（J. R. Andrews)、アイ・イーイー
イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ（IEEE Ph
otonics Technology Letters ) 、第２（５）巻、３
３４頁；エイチ・ツダ（H. Tsuda) ら、アイ・イーイー
イー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ（IEEE
Photonics Technology Letters ) 、第３（６）巻、
５０４頁；エイチ・ツダ（H. Tsuda) ら、アプライド・
フィジックス・レターズ（Applied Physics Letter
s ) 第６１（１７）巻、２００６頁；及びキー・ツァン
（Qi Zhang) ら、オプティクス・レターズ（Optics Le
tters ) 、第１７（１）巻、４３頁を参照のこと。その
ような光源は典型的な場合、レーザダイオードに加え多
くの要素を含み、従って典型的な場合、使用が不便であ
る。本明細書は特に、比較的大きな変化範囲を有する簡
単で、コンパクトで、波長変化が可能な半導体レーザ
を、明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の要約 本発明は特許請求の範囲により、規定される。広義に
は、本発明は典型的な場合、垂直面発光レーザ（ＶＣＳ
ＥＬ）を含む変化可能（波長又は焦点距離）なレーザ手
段を含む製品（たとえば光通信システム）において、具
体化される。
は、本発明は典型的な場合、垂直面発光レーザ（ＶＣＳ
ＥＬ）を含む変化可能（波長又は焦点距離）なレーザ手
段を含む製品（たとえば光通信システム）において、具
体化される。
【０００５】典型的な場合、レーザ手段は主表面を有す
る第１の基体を含み、多層半導体反射手段と反射手段及
び主表面間に配置された活性領域とを含む半導体レーザ
構造を含む。反射手段及び活性領域は、本質的に表面と
平行である。レーザ手段は更に、レーザ手段が出力放射
を放出するように、半導体レーザ構造を通して電流を容
易に流すようにする接触手段を含む。更に、レーザ手段
は多くの電子−光材料（たとえば液晶材料）を含み、電
子−光材料に容易に電界がかかるようにする第２の接触
手段も含む。
る第１の基体を含み、多層半導体反射手段と反射手段及
び主表面間に配置された活性領域とを含む半導体レーザ
構造を含む。反射手段及び活性領域は、本質的に表面と
平行である。レーザ手段は更に、レーザ手段が出力放射
を放出するように、半導体レーザ構造を通して電流を容
易に流すようにする接触手段を含む。更に、レーザ手段
は多くの電子−光材料（たとえば液晶材料）を含み、電
子−光材料に容易に電界がかかるようにする第２の接触
手段も含む。
【０００６】多くの電子−光材料が、主表面と接触する
層を含むことは重要である。第２の接触手段は、第１及
び第２の接触層を含み、第１の基体は第２の接触層を含
み、第２の基体は第２の接触層を含む。更に、レーザ手
段は第２の基体を、第１の基体と固定された関係に保つ
ための手段を含む。
層を含むことは重要である。第２の接触手段は、第１及
び第２の接触層を含み、第１の基体は第２の接触層を含
み、第２の基体は第２の接触層を含む。更に、レーザ手
段は第２の基体を、第１の基体と固定された関係に保つ
ための手段を含む。
【０００７】一実施例において、第２の基体は主表面と
本質的に平行な反射手段を含む。この実施例において、
出力放射の波長は電子−光材料の層に印加される電界の
関数である。
本質的に平行な反射手段を含む。この実施例において、
出力放射の波長は電子−光材料の層に印加される電界の
関数である。
【０００８】更に一実施例において、第１の基体は更に
主表面と本質的に平行で、活性領域と主表面の間に配置
された反射手段を含む。第１の基体は更に、放射出力を
本質的に焦点にあわせる手段を含む。焦点距離（典型的
な場合、焦点と主表面間の距離）は、電子−光材料の層
に印加された電界の関数である。
主表面と本質的に平行で、活性領域と主表面の間に配置
された反射手段を含む。第１の基体は更に、放射出力を
本質的に焦点にあわせる手段を含む。焦点距離（典型的
な場合、焦点と主表面間の距離）は、電子−光材料の層
に印加された電界の関数である。
【０００９】更に別の実施例において、出力波長及び焦
点距離は、電子−光材料の層に印加される電界の関数で
ある。
点距離は、電子−光材料の層に印加される電界の関数で
ある。
【００１０】“電子−光材料”ということは、ここでは
印加電界により変えられる屈折率（又は複数の屈折率）
を有する誘電体材料を意味する。望ましくは、規格化さ
れた変化は、ｋＶ／cm当り少くとも５％である。たとえ
ば、電子−光材料は液晶及びリチウムナイオベートであ
る。
印加電界により変えられる屈折率（又は複数の屈折率）
を有する誘電体材料を意味する。望ましくは、規格化さ
れた変化は、ｋＶ／cm当り少くとも５％である。たとえ
ば、電子−光材料は液晶及びリチウムナイオベートであ
る。
【００１１】
【実施例】実施例の詳細な記述 図１は波長可変レーザ手段の例を、概略的に示す。半導
体レーザ構造は、ｎ形半導体（たとえば、２×１０18cm
-3 GaAs)基板１０、多層ｎ形半導体反射手段１１（たと
えば、３０対のAlAs／Al0.16Ga0.84As層で、各層はλ／
４の厚さをもつ。ここでλは媒体中の波長である）、低
濃度ドープｎ形クラッド層１２（たとえば１．５μm の
１０17cm-3 Al0.16Ga0.84As ）、活性領域１３（たとえ
ば、０．２μm の名目上アンドープのGaAs) 、低濃度ド
ープｐ形上部クラッド層１４（たとえば、１．５μm 、
５×１０17cm-3 Al0.16Ga0.84As ）及び接触層１５（た
とえば、５nmＰ++ GaAs)を含む。
体レーザ構造は、ｎ形半導体（たとえば、２×１０18cm
-3 GaAs)基板１０、多層ｎ形半導体反射手段１１（たと
えば、３０対のAlAs／Al0.16Ga0.84As層で、各層はλ／
４の厚さをもつ。ここでλは媒体中の波長である）、低
濃度ドープｎ形クラッド層１２（たとえば１．５μm の
１０17cm-3 Al0.16Ga0.84As ）、活性領域１３（たとえ
ば、０．２μm の名目上アンドープのGaAs) 、低濃度ド
ープｐ形上部クラッド層１４（たとえば、１．５μm 、
５×１０17cm-3 Al0.16Ga0.84As ）及び接触層１５（た
とえば、５nmＰ++ GaAs)を含む。
【００１２】数字１６は放射領域を規定する陽子注入領
域を示し、数字１７は非注入領域上に位置合せされた窓
を有するｐ側接触金属（たとえば、Au−Be）を示す。数
字１９はｎ側接触金属（たとえば、Au−Be）層を示し、
手段１９１は層構造を貫いて、電流を流し易くする。誘
電体反射防止層１９２（たとえば、１２０nm Al2O3）上
に、透明誘電層１９３（たとえば、約２０nmのインジウ
ム−スズ酸化物）を堆積させる。薄い透明（たとえば石
英ガラス）プレート１９４上に、透明導電層（たとえ
ば、InSnOx) 層１９５を堆積させ、その上に誘電体反射
手段１９６（たとえば、４対のCaF2層とSiO2層とで、そ
れぞれがλ／４の厚さをもつ）を伴う。適切な手段（た
とえば、５０μm 径ガラスビーズ１９８をその中に有す
る市販のエポキシ１９７）は、（プレート１９４を含
む）第２の基体を、（半導体層構造を含む）第１の基体
と、２つの基体間に空間を保って固定する働きをする。
この空間は電子−光材料１９９（たとえば液晶）を含
む。第２の基体は第１の基体（及び反射手段１１）の表
面に本質的に平行であるとよく、そのような平行さを作
る任意のスペーサ手段が考えられる。そのようなスペー
サ手段の例は、上述の微小球で、リソグラフィで規定さ
れ堆積された“柱”である。手段１９０は電子−光材料
に電界をかけるのを、容易にする。望ましくは、層１９
３及び電子−光材料で屈折率が整合し、それによって周
知のように、反射防止被膜１９２の光インピーダンス
が、半導体構造及びその上の材料と整合する。
域を示し、数字１７は非注入領域上に位置合せされた窓
を有するｐ側接触金属（たとえば、Au−Be）を示す。数
字１９はｎ側接触金属（たとえば、Au−Be）層を示し、
手段１９１は層構造を貫いて、電流を流し易くする。誘
電体反射防止層１９２（たとえば、１２０nm Al2O3）上
に、透明誘電層１９３（たとえば、約２０nmのインジウ
ム−スズ酸化物）を堆積させる。薄い透明（たとえば石
英ガラス）プレート１９４上に、透明導電層（たとえ
ば、InSnOx) 層１９５を堆積させ、その上に誘電体反射
手段１９６（たとえば、４対のCaF2層とSiO2層とで、そ
れぞれがλ／４の厚さをもつ）を伴う。適切な手段（た
とえば、５０μm 径ガラスビーズ１９８をその中に有す
る市販のエポキシ１９７）は、（プレート１９４を含
む）第２の基体を、（半導体層構造を含む）第１の基体
と、２つの基体間に空間を保って固定する働きをする。
この空間は電子−光材料１９９（たとえば液晶）を含
む。第２の基体は第１の基体（及び反射手段１１）の表
面に本質的に平行であるとよく、そのような平行さを作
る任意のスペーサ手段が考えられる。そのようなスペー
サ手段の例は、上述の微小球で、リソグラフィで規定さ
れ堆積された“柱”である。手段１９０は電子−光材料
に電界をかけるのを、容易にする。望ましくは、層１９
３及び電子−光材料で屈折率が整合し、それによって周
知のように、反射防止被膜１９２の光インピーダンス
が、半導体構造及びその上の材料と整合する。
【００１３】当業者は認識するであろうが、レーザ空洞
は反射手段１１及び１９６により形成され、従って電子
−光材料１９９は空洞内にある。現在の好ましい実施例
において、電子−光材料は液晶（ＬＣ）材料である。周
知のように、ＬＣ材料の屈折率は典型的な場合、材料に
かかる電界の関数で、著しい屈折率の変化が、比較的小
さな印加電界で得られる。たとえば、５０μm 厚の市販
のＬＣ材料（マークＺＬ１−３１０３）の場合、印加電
圧の２Ｖの変化に対して、Δｎ／ｎは約０．０８であ
る。
は反射手段１１及び１９６により形成され、従って電子
−光材料１９９は空洞内にある。現在の好ましい実施例
において、電子−光材料は液晶（ＬＣ）材料である。周
知のように、ＬＣ材料の屈折率は典型的な場合、材料に
かかる電界の関数で、著しい屈折率の変化が、比較的小
さな印加電界で得られる。たとえば、５０μm 厚の市販
のＬＣ材料（マークＺＬ１−３１０３）の場合、印加電
圧の２Ｖの変化に対して、Δｎ／ｎは約０．０８であ
る。
【００１４】図１に示されたようなレーザ手段において
得られる波長変化範囲Δλは、ほぼλｆΔｎ／ｎに等し
い。ここで、λはせ名目上のレーザ周波数（たとえば８
５０nm）で、ｆは電子−光材料が占めるレーザ空洞の実
効的長さの割合である。ｆ＝１／２という値は、実際に
容易に得られる。これらの値（たとえばｆ＝０．５、Δ
ｎ／ｎ＝０．０８、λ＝８５０nm）を用いると、変化範
囲の例は約３４nmであることがわかり、これは従来技術
のペルチェ効果可変レーザの範囲より、かなり大きい。
もちろん、適切な設計により、更に大きなｆが得られ、
電子−光材料を適切に選択すると、印加電界の変化当り
のΔｎ／ｎは幾分大きくなり、印加電圧の最大変化は２
Ｖより大きく、変化範囲を更に大きくする。もちろん、
変化範囲は上述の型のＶＣＳＥＬ中では、たとえば約４
０nmである光利得スペクトルの幅を、越えることはでき
ない。
得られる波長変化範囲Δλは、ほぼλｆΔｎ／ｎに等し
い。ここで、λはせ名目上のレーザ周波数（たとえば８
５０nm）で、ｆは電子−光材料が占めるレーザ空洞の実
効的長さの割合である。ｆ＝１／２という値は、実際に
容易に得られる。これらの値（たとえばｆ＝０．５、Δ
ｎ／ｎ＝０．０８、λ＝８５０nm）を用いると、変化範
囲の例は約３４nmであることがわかり、これは従来技術
のペルチェ効果可変レーザの範囲より、かなり大きい。
もちろん、適切な設計により、更に大きなｆが得られ、
電子−光材料を適切に選択すると、印加電界の変化当り
のΔｎ／ｎは幾分大きくなり、印加電圧の最大変化は２
Ｖより大きく、変化範囲を更に大きくする。もちろん、
変化範囲は上述の型のＶＣＳＥＬ中では、たとえば約４
０nmである光利得スペクトルの幅を、越えることはでき
ない。
【００１５】図２は本発明の別の実施例、すなわち可変
焦点距離を有する焦点のあった出力放射をもつＶＣＳＥ
Ｌ手段を、概略的に描く。（Ｚレーザとよぶべき）焦点
合わせ手段を有する新しいレーザについての詳細な説明
は、“半導体レーザ及び焦点合わせ手段を含む製品”と
題するディー・バクシューリ（D. Vakhshoori)による出
願済特許を、参照のこと。たとえば、レーザ構造は図１
のものと同様であるが、多層半導体構造の最上部表面中
に、適切な寸法と間隔のあいた同心円状溝２１１、２１
２、・・・を有するｐ型多層半導体反射手段２０を、更
に含む。接触手段２１は半導体構造を貫いて、電流が流
れるのを容易にする。明瞭にするために、（溝を含む）
半導体構造の最上部表面を被覆する薄い金属層は、図示
されていない。層については、出願済の明細書中で、更
に述べられている。誘電体層２２は、２１を接触層２３
（典型的な場合 InSnOx)から分離している。第２の基体
は導電層（典型的な場合 InSnOx)２６を有する透明プレ
ート２７を含み、中にスペーサ手段２９を含み、たとえ
ばエポキシ２８のような適切な手段により、第１の基体
に対して、固定して保たれる。第１及び第２の基体間の
間隙は、電子−光（典型的な場合ＬＣ）材料２９０を含
み、接触手段２４及び２５は電子−光材料に電界を印加
するのを、容易にする。出力放射は出願済の特許に詳細
に述べられているように、焦点２９９に合わせてある。
焦点距離を有する焦点のあった出力放射をもつＶＣＳＥ
Ｌ手段を、概略的に描く。（Ｚレーザとよぶべき）焦点
合わせ手段を有する新しいレーザについての詳細な説明
は、“半導体レーザ及び焦点合わせ手段を含む製品”と
題するディー・バクシューリ（D. Vakhshoori)による出
願済特許を、参照のこと。たとえば、レーザ構造は図１
のものと同様であるが、多層半導体構造の最上部表面中
に、適切な寸法と間隔のあいた同心円状溝２１１、２１
２、・・・を有するｐ型多層半導体反射手段２０を、更
に含む。接触手段２１は半導体構造を貫いて、電流が流
れるのを容易にする。明瞭にするために、（溝を含む）
半導体構造の最上部表面を被覆する薄い金属層は、図示
されていない。層については、出願済の明細書中で、更
に述べられている。誘電体層２２は、２１を接触層２３
（典型的な場合 InSnOx)から分離している。第２の基体
は導電層（典型的な場合 InSnOx)２６を有する透明プレ
ート２７を含み、中にスペーサ手段２９を含み、たとえ
ばエポキシ２８のような適切な手段により、第１の基体
に対して、固定して保たれる。第１及び第２の基体間の
間隙は、電子−光（典型的な場合ＬＣ）材料２９０を含
み、接触手段２４及び２５は電子−光材料に電界を印加
するのを、容易にする。出力放射は出願済の特許に詳細
に述べられているように、焦点２９９に合わせてある。
【００１６】当業者は図２に示されているようなＺ−レ
ーザにおいて、電子−光材料にかかる電界の変化で、約
（Δｎ／ｎ）（ｌ／Ｌ）だけ、焦点距離が変化すること
を、認識するであろう。この表式において、ｌは電子−
光材料の層の厚さで、Ｌは名目的な焦点距離である。従
って、たとえばΔｎ／ｎ＝０．０８、ｌ＝５０μm 及び
Ｌ＝１００μm という値の場合、焦点距離の変化は、約
４％である。もちろん、より大きな変化も得ることがで
きる。
ーザにおいて、電子−光材料にかかる電界の変化で、約
（Δｎ／ｎ）（ｌ／Ｌ）だけ、焦点距離が変化すること
を、認識するであろう。この表式において、ｌは電子−
光材料の層の厚さで、Ｌは名目的な焦点距離である。従
って、たとえばΔｎ／ｎ＝０．０８、ｌ＝５０μm 及び
Ｌ＝１００μm という値の場合、焦点距離の変化は、約
４％である。もちろん、より大きな変化も得ることがで
きる。
【００１７】図３は本発明の別の実施例、すなわち波長
と焦点距離の両方が変化可能なＶＣＳＥＬレーザ手段
を、模式的に示す。多層半導体構造は、本質的に図２に
示されたものと同様であるが、構造が第２の反射手段２
０を含まないことは異なる。同心円状溝３１１、３１
２、・・・が半導体構造の最上部表面中に示されている
が、これとは別に誘電体層（反射防止被膜）２２中又は
透明接触層２３中に形成できる。第２の基体はその上に
透明導電層３６及び反射手段３０を有する透明プレート
３７を含む。適切な手段がその間に空間を含んで、第１
の基体に対して、第２の基体を固定して保持する。間隙
は電子−光材料２９０を含み、接触手段３４及び３５は
電子−光材料に、電界を印加するのを容易にする。それ
によって、出力波長及び焦点距離が変えられる。
と焦点距離の両方が変化可能なＶＣＳＥＬレーザ手段
を、模式的に示す。多層半導体構造は、本質的に図２に
示されたものと同様であるが、構造が第２の反射手段２
０を含まないことは異なる。同心円状溝３１１、３１
２、・・・が半導体構造の最上部表面中に示されている
が、これとは別に誘電体層（反射防止被膜）２２中又は
透明接触層２３中に形成できる。第２の基体はその上に
透明導電層３６及び反射手段３０を有する透明プレート
３７を含む。適切な手段がその間に空間を含んで、第１
の基体に対して、第２の基体を固定して保持する。間隙
は電子−光材料２９０を含み、接触手段３４及び３５は
電子−光材料に、電界を印加するのを容易にする。それ
によって、出力波長及び焦点距離が変えられる。
【００１８】本発明を実施するのに有用な半導体層構造
は、ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤによる成長及びリソグラフィ
及びエッチングによるパターン形成を含む従来の半導体
作製技術により、容易に作製できる。構造は典型的な場
合、たとえば GaAs 、InP 、AlGaAs、InAlGaAs等の周知
のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体材料を含む。第１の基体の非
半導体部分は、たとえば接触金属の気相堆積といった周
知の手段により、容易に作製できる。更に、第２の基体
も、たとえばインジウム−スズ酸化物の気相堆積といっ
た周知の技術により、作製できる。
は、ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤによる成長及びリソグラフィ
及びエッチングによるパターン形成を含む従来の半導体
作製技術により、容易に作製できる。構造は典型的な場
合、たとえば GaAs 、InP 、AlGaAs、InAlGaAs等の周知
のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体材料を含む。第１の基体の非
半導体部分は、たとえば接触金属の気相堆積といった周
知の手段により、容易に作製できる。更に、第２の基体
も、たとえばインジウム−スズ酸化物の気相堆積といっ
た周知の技術により、作製できる。
【００１９】図４は本発明に従う製品の例、すなわち光
ファイバ通信システムを、概略的に示す。信号源４１は
外部信号に応答して、出力放射４２を放出する。放射は
光ファイバ４３中に結合され、光ファイバを通して検出
手段４４まで伝達され、それは受けた光信号に応答し
て、電気的出力を示す。必要に応じて、システムは信号
源及び検出器の中間に、光増殖器を含んでもよい。増幅
器は一定の長さの増幅器ファイバ４７、ポンピング放射
４６を放出するポンピング源４５、ポンピング放射を増
幅器ファイバに結合するための手段４８及びポンピング
放射を反射するが、信号放射は通過させる回折格子手段
４９を含む。信号源及びポンピング源の一方又は両方
は、本発明に従うレーザ手段を含む。
ファイバ通信システムを、概略的に示す。信号源４１は
外部信号に応答して、出力放射４２を放出する。放射は
光ファイバ４３中に結合され、光ファイバを通して検出
手段４４まで伝達され、それは受けた光信号に応答し
て、電気的出力を示す。必要に応じて、システムは信号
源及び検出器の中間に、光増殖器を含んでもよい。増幅
器は一定の長さの増幅器ファイバ４７、ポンピング放射
４６を放出するポンピング源４５、ポンピング放射を増
幅器ファイバに結合するための手段４８及びポンピング
放射を反射するが、信号放射は通過させる回折格子手段
４９を含む。信号源及びポンピング源の一方又は両方
は、本発明に従うレーザ手段を含む。
【図１】本発明に従うレーザ手段の例、すなわちそれぞ
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
【図２】本発明に従うレーザ手段の例、すなわちそれぞ
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
【図３】本発明に従うレーザ手段の例、すなわちそれぞ
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
れ波長可変ＶＣＳＥＬ、焦点距離可変ＶＣＳＥＬ及び波
長及び焦点距離可変ＶＣＳＥＬを概略的に描いた図。
【図４】本発明に従う製品の例、すなわち本発明に従う
１ないし複数のレーザを含む光ポンプ光ファイバ通信シ
ステムを概略的に示す図。
１ないし複数のレーザを含む光ポンプ光ファイバ通信シ
ステムを概略的に示す図。
１０ 基板 １１ 反射手段 １２ クラッド層 １３ 活性領域 １４ クラッド層 １５ 接触層 １６ 陽子注入領域 １７ ｐ側接触金属 １９ ｎ側接触金属 ２０ 反射手段 ２１ 接触手段 ２２ 誘電体層 ２３ 接触層 ２４、２５ 接触手段 ２６ 誘電層 ２７ 透明プレート ２８ エポキシ ２９ スペーサ手段 ３０ 反射手段 ３４、３５ 接触手段 ３６ 透明誘電層 ３７ 透明プレート ４１ 信号源 ４２ 出力放射 ４３ 光ファイバ ４４ 検出手段 ４５ ポンピング源 ４７ 増幅器ファイバ ４８ 手段 ４９ 回折格子手段 １９０、１９１ 手段 １９２ 反射防止層、反射防止被膜 １９３ 透明導電層、層 １９４ プレート １９５ 透明導電層 １９６ 反射手段 １９７ エポキシ １９８ ガラスビーズ １９９ 電子−光材料 ２１１、２１２ 同心円状溝 ２９０ 電子−光材料 ２９９ 焦点 ３１１、３１２ 手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダーヨーシュ ヴァクショーリ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，アパートメン ト ２エー，イーザン ドライヴ 42
Claims (8)
- 【請求項１】 ａ）主表面を有し、多層半導体反射手段
（１１）及び前記反射手段と前記主表面との間に配置さ
れた活性領域（１３）を含み、前記反射手段及び活性領
域は、前記主表面と本質的に平行で、レーザ手段が放射
出力を有するように、前記半導体層構造を通して電流を
流せるようにする第１の接触手段（１７、１９）を更に
含む第１の基本、 ｂ）一定量の電子−光材料（たとえば１９９）及び ｃ）前記電子−光材料に電界が印加できるようにする第
２の接触手段を含むチューナブルレーザ手段を含む製品
において、 ｄ）一定量の電子−光材料は、前記主表面と接触する電
子−光材料（１９９）の層を含み、 ｅ）第２の接触手段は、第１及び第２の接触層（１９
３、１９５）を含み、前記第１の基体は前記第１の接触
層及び第２の接触層を含む第２の基体を含み、レーザ手
段は更に前記第２の基体を、前記第１の基体と固定した
関係に保つための手段を更に含むことを特徴とする製
品。 - 【請求項２】 前記第２の基体は、前記主表面と本質的
に平行である反射手段（３０）を更に含み、前記放射出
力の波長は、電子−光材料の層に印加される電界の関数
である請求項１記載の製品。 - 【請求項３】 前記第１の基体は放射出力を、本質的に
焦点に合わせるための手段（３１１、３１２）を含み、
前記焦点及び主表面間の距離は、電子−光材料の層に印
加される電界の関数である請求項２記載の製品。 - 【請求項４】 前記第１の基体は更に、前記主表面と本
質的に平行で、活性領域と主表面との間に配置された反
射手段（２０）を含み、前記第１の基体は放射出力を本
質的に焦点に合わせるための手段（２１１、２１２）を
含み、前記焦点と主表面間の距離は、電子−光材料の層
に印加される電界の関数である請求項１記載の製品。 - 【請求項５】 電子−光材料の前記層は、液晶材料を含
む請求項１記載の製品。 - 【請求項６】 第２の基体を第１の基体と固定された関
係に保つための手段は、スペーサ手段を含む請求項１記
載の製品。 - 【請求項７】 第１の基体は、放射出力を本質的に焦点
に合わせるための手段を含み、焦点と主表面間の距離
は、電子−光材料の層に印加される電界の関数で、放射
出力を本質的に焦点に合わせるための前記手段は、第１
の基体中又は基体上で、複数の同心円形状（たとえば２
１１、２１２）を含む請求項１記載の製品。 - 【請求項８】 前記放射出力を受けるための手段（たと
えば４３）を更に含む請求項１記載の製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/026,364 US5301201A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Article comprising a tunable semiconductor laser |
| US026364 | 1993-03-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318765A true JPH06318765A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=21831388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6033997A Pending JPH06318765A (ja) | 1993-03-01 | 1994-03-04 | チューナブル半導体レーザを含む製品 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5301201A (ja) |
| EP (1) | EP0614256B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06318765A (ja) |
| DE (1) | DE69404701T2 (ja) |
Cited By (6)
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| JP2020507202A (ja) * | 2016-12-29 | 2020-03-05 | エックス デベロップメント エルエルシー | 集積デジタルレーザ |
| JP2025028026A (ja) * | 2023-08-15 | 2025-02-28 | ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド | 超高速変調垂直共振器型面発光レーザ（ｖｃｓｅｌ） |
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