JPH0715095A - 水平放射による半導体レーザー及びそのレーザーの光導波管への接続 - Google Patents
水平放射による半導体レーザー及びそのレーザーの光導波管への接続Info
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- JPH0715095A JPH0715095A JP6116022A JP11602294A JPH0715095A JP H0715095 A JPH0715095 A JP H0715095A JP 6116022 A JP6116022 A JP 6116022A JP 11602294 A JP11602294 A JP 11602294A JP H0715095 A JPH0715095 A JP H0715095A
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きな放射領域をもたせ安価な方法で、しか
も熟練者に頼ることなく光導波管接続を容易に可能とす
る。 【構成】 半導体レーザー（２１）は、アクティブレヤ
ー（２４）に隣接のレヤー（２５）の表面にアクティブ
レヤー（２４）に対して水平になる方向に一定時間光を
反射させるグレーティング（２９）を形成する。この方
法を用いることにより、レヤーに平行している面（フェ
ース）から光線が放射されることになる。このレーザー
は、基板（１２）に作成された光導波管に接続させるこ
とができ、基板（１２）上にレーザー（２１）を固定さ
せることができるとともに、導波管に光線放射を送り込
む上で必要な角度だけレーザー（２１）により放射され
た光線を回転させることのできるグレーティング（１
３）が形成される。
も熟練者に頼ることなく光導波管接続を容易に可能とす
る。 【構成】 半導体レーザー（２１）は、アクティブレヤ
ー（２４）に隣接のレヤー（２５）の表面にアクティブ
レヤー（２４）に対して水平になる方向に一定時間光を
反射させるグレーティング（２９）を形成する。この方
法を用いることにより、レヤーに平行している面（フェ
ース）から光線が放射されることになる。このレーザー
は、基板（１２）に作成された光導波管に接続させるこ
とができ、基板（１２）上にレーザー（２１）を固定さ
せることができるとともに、導波管に光線放射を送り込
む上で必要な角度だけレーザー（２１）により放射され
た光線を回転させることのできるグレーティング（１
３）が形成される。
Description
【０００１】本発明はこの種のレーザーに大きな放射領
域をもたせ安価な方法で、しかも熟練者に頼ることなく
光導波管接続が容易に出来るようにしようというところ
にある。本発明によるレーザーは、アクティブレヤーに
平行ないずれかのレーザー面を通して光線が放射される
ように、アクティブレヤーに隣接のレヤー面上の、アク
ティブレヤーに対して水平方向に光線を反射するグレー
ティングからなっている。
域をもたせ安価な方法で、しかも熟練者に頼ることなく
光導波管接続が容易に出来るようにしようというところ
にある。本発明によるレーザーは、アクティブレヤーに
平行ないずれかのレーザー面を通して光線が放射される
ように、アクティブレヤーに隣接のレヤー面上の、アク
ティブレヤーに対して水平方向に光線を反射するグレー
ティングからなっている。
【０００２】レーザーはキャビティーのファセット上に
全反射ミラーを有するファブリーペロレーザーであって
もよく、キャビティーそれ自体の内部でグレーティング
が形成される。別の実施態様では、レーザーは分布帰還
形レーザーであり、キャビティーの外部で、かつ同じと
ころから放射する光線の通路に位置する領域内で帰還を
提供するグレーティングと同じレヤーでグレーティング
が形成される。
全反射ミラーを有するファブリーペロレーザーであって
もよく、キャビティーそれ自体の内部でグレーティング
が形成される。別の実施態様では、レーザーは分布帰還
形レーザーであり、キャビティーの外部で、かつ同じと
ころから放射する光線の通路に位置する領域内で帰還を
提供するグレーティングと同じレヤーでグレーティング
が形成される。
【０００３】本発明のもう一つの目的は、光導波管に接
続された水平放射による半導体レーザーを含む光学装置
の提供にある；即ち− レーザーは、アクティブレヤー
に並行であるいずれかのレーザーフェースを通って光線
が放射されるように、アクティブレヤーに隣接のレヤー
面上のアクティブレヤーに対して水平方向に光線を反射
するグレーティングを含み、上記フェイスは光導波管が
形成される基板上方にレーザーを固定するためのエレメ
ントと繋がっている；そして− 光導波管は、レーザー
放出領域に直面するように意図された領域にてレーザー
グレーティングに対応してレーザーにより放射される光
線を光導波管へ送り込む為のグレーティングを含んでい
る。
続された水平放射による半導体レーザーを含む光学装置
の提供にある；即ち− レーザーは、アクティブレヤー
に並行であるいずれかのレーザーフェースを通って光線
が放射されるように、アクティブレヤーに隣接のレヤー
面上のアクティブレヤーに対して水平方向に光線を反射
するグレーティングを含み、上記フェイスは光導波管が
形成される基板上方にレーザーを固定するためのエレメ
ントと繋がっている；そして− 光導波管は、レーザー
放出領域に直面するように意図された領域にてレーザー
グレーティングに対応してレーザーにより放射される光
線を光導波管へ送り込む為のグレーティングを含んでい
る。
【０００４】レーザー導波管の基板に固定するための、
エレメントは、好ましくは、例えば集積回路のソルダリ
ングに使用する半田マイクロバンプのような自動調心ソ
ルダリングを可能とするようなタイプのものである。レ
ーザー放射面積がかなり大きいという実態に加えて、こ
の種のエレメントを使用することで接続する場合レーザ
ーと導波管との相対的位置厳しい条件のものとしなくて
済む。従って接続に係る関連操作は迅速に実施され熟練
者に頼らずに済む。
エレメントは、好ましくは、例えば集積回路のソルダリ
ングに使用する半田マイクロバンプのような自動調心ソ
ルダリングを可能とするようなタイプのものである。レ
ーザー放射面積がかなり大きいという実態に加えて、こ
の種のエレメントを使用することで接続する場合レーザ
ーと導波管との相対的位置厳しい条件のものとしなくて
済む。従って接続に係る関連操作は迅速に実施され熟練
者に頼らずに済む。
【０００５】添付の図面を参照すれば、本発明がより解
り易くなる。ここで、 −図１は、本発明によるレーザーの第１の実施態様を示
す系統断面図である。 −図２は光導波管に接続した図１のレーザーの簡略断面
図である。 −図３は導波管の平面図である。 −図４は本発明によるレーザーの第２の実施態様で系統
断面図である。
り易くなる。ここで、 −図１は、本発明によるレーザーの第１の実施態様を示
す系統断面図である。 −図２は光導波管に接続した図１のレーザーの簡略断面
図である。 −図３は導波管の平面図である。 −図４は本発明によるレーザーの第２の実施態様で系統
断面図である。
【０００６】図１に示したとおり、本発明による分布帰
還形レーザー１は、従来では例えば、ｎ形ドーピングし
た第一の半導体基板２（例えばＩｎＰ）、バッファレヤ
ー３（この場合もｎ形ドーピングを用いたＩｎＰ）、ア
クティブレヤー４（例えば四元合金ＩｎＧａＡｓＰ）、
コーティングレヤー５（四元合金ＩｎＧａＡｓＰ）であ
るが、アクティブレヤーに使用しているものとは組成が
異なったものであって光学的に帰還を行い、Λ１時間ア
クティブレヤーから放射された光線の反射を戻すグレー
ティング６）、ｐ形ドーピングを用いたＩｎＰレヤー
７、カバーレヤー８（例えばＩｎＧａＡｓ合金）を含
む。簡略化するために、このレーザーを電源へ接続する
ための手段はこの図面では示していない。
還形レーザー１は、従来では例えば、ｎ形ドーピングし
た第一の半導体基板２（例えばＩｎＰ）、バッファレヤ
ー３（この場合もｎ形ドーピングを用いたＩｎＰ）、ア
クティブレヤー４（例えば四元合金ＩｎＧａＡｓＰ）、
コーティングレヤー５（四元合金ＩｎＧａＡｓＰ）であ
るが、アクティブレヤーに使用しているものとは組成が
異なったものであって光学的に帰還を行い、Λ１時間ア
クティブレヤーから放射された光線の反射を戻すグレー
ティング６）、ｐ形ドーピングを用いたＩｎＰレヤー
７、カバーレヤー８（例えばＩｎＧａＡｓ合金）を含
む。簡略化するために、このレーザーを電源へ接続する
ための手段はこの図面では示していない。
【０００７】レーザーのキャビティーに応じて、レヤー
５の、ある範囲の部分にのみグレーティング６が形成さ
れる。残りの部分には、グレーティング６とは別に第２
のグレーティング９が形成される。このグレーティング
が形成される時間Λ２は、Λ１とは異なっており、図示
のように、アクティブレヤー５の面に対して直角となる
方向に又は斜め方向に下向きの反射が生じる。このよう
にして、かなり大きな放射領域１０が得られることにな
り、その大きさは、グレーティング９の長さにほぼ匹敵
している。
５の、ある範囲の部分にのみグレーティング６が形成さ
れる。残りの部分には、グレーティング６とは別に第２
のグレーティング９が形成される。このグレーティング
が形成される時間Λ２は、Λ１とは異なっており、図示
のように、アクティブレヤー５の面に対して直角となる
方向に又は斜め方向に下向きの反射が生じる。このよう
にして、かなり大きな放射領域１０が得られることにな
り、その大きさは、グレーティング９の長さにほぼ匹敵
している。
【０００８】水平放射を得るようにΛ２を決定すること
は、次の関係式を考慮すると当事者にとって問題ではな
い。
は、次の関係式を考慮すると当事者にとって問題ではな
い。
【数１】 ここでΛはグレーティング時間、λは波長、ｍはグレー
ティングオーダ、ｎ−ｅｆｆは有効屈折率、φは垂直方
向に対する光線放射角である。φ−９０°のときには、
上記関係式（１）は、まさにブラッグ状態となり、戻り
反射が得られることになる点は注目に値する。
ティングオーダ、ｎ−ｅｆｆは有効屈折率、φは垂直方
向に対する光線放射角である。φ−９０°のときには、
上記関係式（１）は、まさにブラッグ状態となり、戻り
反射が得られることになる点は注目に値する。
【０００９】図２は、レーザー１を光導波管１１に接続
する光学装置、より具体的には、シリコンウェハー１２
の上に形成したガラス又はシリカ系条光又はシリカの条
光導波管を示したものである。この装置ではレーザー１
が、ウェハー１２の上に重なり、それにより放射領域１
０が、導波管１１内に形成され、かつ水平方向に反射し
かつレーザー１に放出された光線が放射導波管１１に送
りこまれる時間を有す。例えば、所謂「フリップチッ
プ」型の自動調心ソルダリングを行う合金製のビーズ又
はマイクロバンプ１４を通してレーザーがウェハー１２
に固定され、レーザー放射面に加えられ、グレーティン
グ１３の領域のウェハーに形成されたパッド１５（図３
参照）と結合されることになる。この自動調心ソルダリ
ングに使用する合金（通常はＩｎ，Ｐｂ及び／又はＡｇ
合金）は、半導体技術分野では公知であり、集積回路接
続によく使用されている。
する光学装置、より具体的には、シリコンウェハー１２
の上に形成したガラス又はシリカ系条光又はシリカの条
光導波管を示したものである。この装置ではレーザー１
が、ウェハー１２の上に重なり、それにより放射領域１
０が、導波管１１内に形成され、かつ水平方向に反射し
かつレーザー１に放出された光線が放射導波管１１に送
りこまれる時間を有す。例えば、所謂「フリップチッ
プ」型の自動調心ソルダリングを行う合金製のビーズ又
はマイクロバンプ１４を通してレーザーがウェハー１２
に固定され、レーザー放射面に加えられ、グレーティン
グ１３の領域のウェハーに形成されたパッド１５（図３
参照）と結合されることになる。この自動調心ソルダリ
ングに使用する合金（通常はＩｎ，Ｐｂ及び／又はＡｇ
合金）は、半導体技術分野では公知であり、集積回路接
続によく使用されている。
【００１０】パッド１５はたとえばＡｕ及びＳｎのレヤ
ーから製作しても良く、これは融けてＡｕ／Ｓｎ合金に
なる。これらの材料も又当分野で従来から使用される。
上述の装置製作には、どの従来の技術を用いても、レー
ザー１及び導波管１１は製作される。分布帰還グレーテ
ィング６が形成される場合と同じ作業手順で（例えばホ
ログラム技術又は電子ビームリソグラフィーを用い
て）、レーザー製造中にグレーティング９が形成され
る。導波管１１のグレーティング１３の形成にも同様の
技法を使用することができる。レーザー１及びグレーテ
ィング１３のある導波管１１が形成されると、ソルダリ
ングビーズ１４がレーザーに加えられ、そしてウェハー
１２のパッド１５上でレーザー融合が得られる。
ーから製作しても良く、これは融けてＡｕ／Ｓｎ合金に
なる。これらの材料も又当分野で従来から使用される。
上述の装置製作には、どの従来の技術を用いても、レー
ザー１及び導波管１１は製作される。分布帰還グレーテ
ィング６が形成される場合と同じ作業手順で（例えばホ
ログラム技術又は電子ビームリソグラフィーを用い
て）、レーザー製造中にグレーティング９が形成され
る。導波管１１のグレーティング１３の形成にも同様の
技法を使用することができる。レーザー１及びグレーテ
ィング１３のある導波管１１が形成されると、ソルダリ
ングビーズ１４がレーザーに加えられ、そしてウェハー
１２のパッド１５上でレーザー融合が得られる。
【００１１】非熟練作業者によっても、上記技法による
自動調心ソルダリングは行うことができる。更に、ウェ
ハー１２にレーザー１を装置する場合には、自動調心ソ
ルダリングにより正確な位置決めが行われるために、放
射領域１０とグレーティング１３の相互位置関係を厳密
にチェックする必要もない。したがって、更に迅速に結
合操作を行うことができる。最後になったが、放射領域
１０及びグレーティング１３の寸法がかなり大きく、ま
た、光導波管グレーティングの幅もレーザーグレーティ
ングの約５倍以上の幅があるために、相互位置調整の制
限条件はより少なくなる。
自動調心ソルダリングは行うことができる。更に、ウェ
ハー１２にレーザー１を装置する場合には、自動調心ソ
ルダリングにより正確な位置決めが行われるために、放
射領域１０とグレーティング１３の相互位置関係を厳密
にチェックする必要もない。したがって、更に迅速に結
合操作を行うことができる。最後になったが、放射領域
１０及びグレーティング１３の寸法がかなり大きく、ま
た、光導波管グレーティングの幅もレーザーグレーティ
ングの約５倍以上の幅があるために、相互位置調整の制
限条件はより少なくなる。
【００１２】図４は、本発明のファブリーペロレーザー
の場合への応用を示したもので、２１でその全体を示し
ている。２２〜２５、２７、２８は、それぞれ、図１に
示すレヤー２〜５、７、８に相当するレヤーである。こ
のレーザーの場合には、レーザーエンドファセットに応
じて設けた２個のミラーにより、キャビティーの範囲を
限定することができる。このミラーは、従来のファブリ
ーペロレーザーの場合のように部分的な反射を行うので
はなく、全体を反射させるようになっていて、その結
果、垂直方向に放射が行われることはない。例えば、２
個のミラーの内面は金属被膜で覆われている。コーティ
ングレヤー２５により、アクティブレヤー２４に平行し
た、好ましくはローカップリングのグレーティング２９
が形成される。レーザーキャビティー全体にグレーティ
ング２９が形成され、そして、アクティブレヤー２４に
対して直角となる方向に下向きの光線の反射が生じるよ
うな時間を有する。かくして、放射領域３０は、キャビ
ティーと殆ど同じ長さを有する。
の場合への応用を示したもので、２１でその全体を示し
ている。２２〜２５、２７、２８は、それぞれ、図１に
示すレヤー２〜５、７、８に相当するレヤーである。こ
のレーザーの場合には、レーザーエンドファセットに応
じて設けた２個のミラーにより、キャビティーの範囲を
限定することができる。このミラーは、従来のファブリ
ーペロレーザーの場合のように部分的な反射を行うので
はなく、全体を反射させるようになっていて、その結
果、垂直方向に放射が行われることはない。例えば、２
個のミラーの内面は金属被膜で覆われている。コーティ
ングレヤー２５により、アクティブレヤー２４に平行し
た、好ましくはローカップリングのグレーティング２９
が形成される。レーザーキャビティー全体にグレーティ
ング２９が形成され、そして、アクティブレヤー２４に
対して直角となる方向に下向きの光線の反射が生じるよ
うな時間を有する。かくして、放射領域３０は、キャビ
ティーと殆ど同じ長さを有する。
【００１３】その後、図２に示したように、自動調心ソ
ルダリングビーズ１４を介して、導波管１１の上にレー
ザー２１が固定される。この場合にも、導波管グレーテ
ィング１３は、レーザーにより放射された光線を水平方
向に反射させることができるとともに、導波管１１にそ
れを送り込むことができる時間を有する。上述の記載
は、制限のない事例として列挙したこと及び変形及び修
正が本発明の範囲を逸脱する事なく可能であることは明
らかである。例えば、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ化合物を
使用してレーザー１を発生させることができ、また、分
布ブラッグ反射器レーザーとすることもできる。光導波
管は、半導体光導波管であることができる。傾斜方向に
反射を生じさせ、直角方向に反射が生じないようにさせ
たり等である。
ルダリングビーズ１４を介して、導波管１１の上にレー
ザー２１が固定される。この場合にも、導波管グレーテ
ィング１３は、レーザーにより放射された光線を水平方
向に反射させることができるとともに、導波管１１にそ
れを送り込むことができる時間を有する。上述の記載
は、制限のない事例として列挙したこと及び変形及び修
正が本発明の範囲を逸脱する事なく可能であることは明
らかである。例えば、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ化合物を
使用してレーザー１を発生させることができ、また、分
布ブラッグ反射器レーザーとすることもできる。光導波
管は、半導体光導波管であることができる。傾斜方向に
反射を生じさせ、直角方向に反射が生じないようにさせ
たり等である。
【図１】 レーザーの第１の実施態様を示す系統断面
図。
図。
【図２】 光導波管に接続した図１のレーザーの簡略断
面図。
面図。
【図３】 導波管の平面図。
【図４】 レーザーの第２の実施態様を示す系統断面
図。
図。
１・・・・分布帰還形レーザー ２・・・・ｎ形ドーピングした第一の半導体基板 ３・・・・バッファレヤー ４・・・・アクティブレヤー ６，９，１３・・・・グレーティング １４・・・・ソルダリングビーズ
フロントページの続き (72)発明者 フラヴイオ・メリンド イタリー国トリノ、ヴイア・ヴアルジヨイ エ 71
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体物質の二重焼き付けレヤーを複数
含み、少なくともそのうちの１個のレヤーは光線を放出
しかつレーザーキャビティー（１；２１）を形成する光
学的帰還手段と組合される半導体レーザーであって、 アクティブレヤー（４；２４）に隣接のレヤー（５；２
５）の表面にアクティブレヤー（４；２４）に平行した
いずれかのレーザーフェース（１；２１）から光線を放
出するために、アクティブレヤー（４；２４）に対し水
平方向に光線を反射させる時間を有すグレーティング
（９；２９）をも含むことを特徴とする半導体レーザ
ー。 - 【請求項２】 レーザー（２１）は、ファブリーペロレ
ーザーであって、キャビティを定めるミラー内面で全反
射を行い、アクティブレヤー（２４）に対して水平方向
に光線を反射するグレーティング（２９）はキャビティ
内部及びキャビティ全域まで広がることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のレーザー。 - 【請求項３】 グレーティング（２９）がローカップリ
ンググレーティングであることを特徴とする特許請求の
範囲第２項に記載のレーザー。 - 【請求項４】 レーザー（１）は分配帰還形レーザーで
あり、かつキャビティーの外部領域の内にありまたキャ
ビティーから放射される光線通路にあって分布帰還グレ
ーティングが提供されるレヤーと同じレヤー内に、水平
方向の反射を誘発するグレーティング（９）を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザ
ー。 - 【請求項５】 レーザー（１；２１）を固定させること
のできる基板（１２）で作成される光導波管（１１）に
接続する、水平放射の半導体レーザー（１；２１）を含
む上記特許請求のいずれの項にも記載の光学装置。 - 【請求項６】 光導波管（１１）は、レーザー放射領域
（１０；３０）に面するように意図された領域で放射を
導波管に送り込む上で、レーザー（１；２１）により放
出された放射を必要な角度だけ回転させうる時間をも
つ、グレーティングを有すことを特徴とする特許請求の
範囲第５項に記載の装置。 - 【請求項７】 レーザーは、放射が生じる面で、導波管
（１１）の基板（１２）上で形成されたパッド（１５）
上で自動調心ソルダリングを行う手段（１４）と組み合
わされていることを特徴とする特許請求の範囲第５項又
は第６項に記載の装置。 - 【請求項８】 半導体レーザーを光導波管に接続させる
方法であって、 １）アクティブレヤー（４；２４）に平行なレーザー
（１；２１）面の一つを通して放射がおこるように、光
線の放射を発生するアクティブレヤー（４；２１）に隣
接のレヤー（５；２５）面上に、前記レーザー（１；２
１）の中でアクティブレヤー（４；２４）面に交差する
方向に反射を誘発する時間を有す第一のグレーティング
（９；２９）を形成するステップ，と２）第二のグレー
ティング（１３）が、レーザー（１；２１）から放出さ
れる放射を光導波管に送り込むに必要な角度だけ回転し
得る、時間を有す第二のグレーティング（１３）を光導
波管内に形成されるステップ，及び３）レーザー放出領
域（１０；３０）が第二のグレーティング（１３）に対
面するように導波管が形成される基板（１２）上にレー
ザー（１；２１）を固定化するステップ，からなること
を特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の
方法。 - 【請求項９】 レーザー（２１）がファブリーペロレー
ザーであって、キャビティー端部のファセットで完全反
射が生じ、最初のグレーティング（２９）がキャビティ
ー内部で形成されることを特徴とする特許請求の範囲第
８項に記載の方法。 - 【請求項１０】 レーザー（１）が分布帰還形レーザー
であって、第一のグレーティング（９）はキャビティー
の外側で形成され、かつ光学帰還の為の一つの又はそれ
以上のグレーティング（６）が形成される同じレヤー
（５）の中で前記キャビティーからくる光線の通路上で
形成されることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記基板（１２）にレーザー（１）を
固定化が基板上（１２）に形成されるパット上に溶融す
る自動調心ソルダリングのビーズ（１５）を介して行わ
れることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITTO930310A IT1270920B (it) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Laser a semiconduttore con emissione trasversale, e suo accoppiamento ad una guida ottica |
| IT93A000310 | 1993-07-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715095A true JPH0715095A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=11411464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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