JPH08340149A - 改善されたポンピング効率を有する面発光型レーザ - Google Patents
改善されたポンピング効率を有する面発光型レーザInfo
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- JPH08340149A JPH08340149A JP8082430A JP8243096A JPH08340149A JP H08340149 A JPH08340149 A JP H08340149A JP 8082430 A JP8082430 A JP 8082430A JP 8243096 A JP8243096 A JP 8243096A JP H08340149 A JPH08340149 A JP H08340149A
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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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- H01S5/10—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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポンプ効率のよい面発光レーザを提供する。
【手段】 本発明によれば、面発光型レーザは、基板
と、基板上に形成された第１の分布帰還型反射鏡と、第
１の反射鏡上に形成されたアクティブゲイン媒体を有す
る。そのアクティブゲイン媒体は、活性発光層と、バリ
ア層とを有する。第２の分布帰還型反射鏡は、アクティ
ブゲイン媒体上に形成される。前記第１および第２の反
射鏡は、設計動作波長において定在波の光学波分布を生
ぜしめるための、共鳴キャビティを決定する。第１およ
び第２の反射鏡は第１と第２の反射波長帯を有し、ま
た、それぞれ光ポンプエネルギーを受け取るための第１
と第２の透過波長帯を有する。第１と第２の反射波長帯
は、前記第１と第２の透過波長帯が異なる波長帯に位置
するように、互いに波長がずれている。
と、基板上に形成された第１の分布帰還型反射鏡と、第
１の反射鏡上に形成されたアクティブゲイン媒体を有す
る。そのアクティブゲイン媒体は、活性発光層と、バリ
ア層とを有する。第２の分布帰還型反射鏡は、アクティ
ブゲイン媒体上に形成される。前記第１および第２の反
射鏡は、設計動作波長において定在波の光学波分布を生
ぜしめるための、共鳴キャビティを決定する。第１およ
び第２の反射鏡は第１と第２の反射波長帯を有し、ま
た、それぞれ光ポンプエネルギーを受け取るための第１
と第２の透過波長帯を有する。第１と第２の反射波長帯
は、前記第１と第２の透過波長帯が異なる波長帯に位置
するように、互いに波長がずれている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型レーザに
関し、特に、改善されたポンピング効率を有する面発光
型レーザに関する。
関し、特に、改善されたポンピング効率を有する面発光
型レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光型レーザは、レーザ光を基板表面
と垂直な方向に放射する。このようなレーザは、端面発
光型レーザに比べて多くの利点を有する。この利点は、
例えば、素子サイズが極めて小さく、ひとつの基板上に
２次元的に多数のこのようなレーザを比較的容易に作成
できることである。
と垂直な方向に放射する。このようなレーザは、端面発
光型レーザに比べて多くの利点を有する。この利点は、
例えば、素子サイズが極めて小さく、ひとつの基板上に
２次元的に多数のこのようなレーザを比較的容易に作成
できることである。
【０００３】従来知られている面発光型レーザは、２つ
の分布帰還型（ＤＦＢ）ミラーによって決定される共鳴
キャビティを有する。そのキャビティは、スペーサ層と
発光活性層から成るゲイン媒体を含む。その活性層の光
ポンピングは、ミラーのひとつを通して伝達されたポン
プエネルギーによって成し遂げられる。面発光型レーザ
に関する多くの情報は、次に挙げる文献に示されてい
る：米国特許第５２５８９９０号、４９９９８４２号、
４７１８０７０号。
の分布帰還型（ＤＦＢ）ミラーによって決定される共鳴
キャビティを有する。そのキャビティは、スペーサ層と
発光活性層から成るゲイン媒体を含む。その活性層の光
ポンピングは、ミラーのひとつを通して伝達されたポン
プエネルギーによって成し遂げられる。面発光型レーザ
に関する多くの情報は、次に挙げる文献に示されてい
る：米国特許第５２５８９９０号、４９９９８４２号、
４７１８０７０号。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ポンプエネルギーは、
片方のＤＦＢミラーを通してレーザのキャビティに伝達
されるので、ポンプエネルギーの波長におけるミラーの
反射率は通常は低減されている。この反射率の低減は、
キャビティへのポンプエネルギーの伝達を助長する一
方、ポンプエネルギーが片方のＤＦＢミラーを通して放
出される前にキャビティ内で共鳴できる時間を制限する
こととなる。その結果として、ポンプエネルギーは、キ
ャビティから放出される前に、反転分布を誘導するため
の機会が制限されることとなり、レーザの効率が制限さ
れることとなる。
片方のＤＦＢミラーを通してレーザのキャビティに伝達
されるので、ポンプエネルギーの波長におけるミラーの
反射率は通常は低減されている。この反射率の低減は、
キャビティへのポンプエネルギーの伝達を助長する一
方、ポンプエネルギーが片方のＤＦＢミラーを通して放
出される前にキャビティ内で共鳴できる時間を制限する
こととなる。その結果として、ポンプエネルギーは、キ
ャビティから放出される前に、反転分布を誘導するため
の機会が制限されることとなり、レーザの効率が制限さ
れることとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、面発光
型レーザは、基板と、基板上に形成された第１の分布帰
還型ミラーと、第１のミラー上に形成されたアクティブ
ゲイン媒体を有する。そのアクティブゲイン媒体は、少
なくとも１つの活性発光層と、１つのバリア層を有す
る。第２の分布帰還型ミラーは、アクティブゲイン媒体
上に形成される。前記第１および第２のミラーは、設計
動作波長において定在波の光学場を持続させるための、
共鳴キャビティを決定する。
型レーザは、基板と、基板上に形成された第１の分布帰
還型ミラーと、第１のミラー上に形成されたアクティブ
ゲイン媒体を有する。そのアクティブゲイン媒体は、少
なくとも１つの活性発光層と、１つのバリア層を有す
る。第２の分布帰還型ミラーは、アクティブゲイン媒体
上に形成される。前記第１および第２のミラーは、設計
動作波長において定在波の光学場を持続させるための、
共鳴キャビティを決定する。
【０００６】第１および第２のミラーは第１と第２の反
射波長帯を有し、また、それぞれ光ポンプエネルギーを
受け取るための第１と第２の透過波長帯を有する。第１
と第２の反射波長帯は、前記第１と第２の透過波長帯が
異なる波長帯に位置するように、互いに波長がずれてい
る。 第１と第２の透過波長帯を互いにずらすことによ
り、一方のミラーを通り抜けてキャビティ内に伝搬した
光ポンプエネルギーは、他方のミラーにおいてそれを通
り抜けずに高い反射率で反射されることとなる。その結
果として、ポンピングエネルギーはより長い時間キャビ
ティ内に滞在し、反転分布を誘導するために使われるポ
ンピングエネルギーの割合が増加することとなる。従来
の面発光型レーザと比べると、本発明によるレーザはエ
ネルギー伝達損失がより低く高速で、また、冷却するこ
となく室温で動作することができる。
射波長帯を有し、また、それぞれ光ポンプエネルギーを
受け取るための第１と第２の透過波長帯を有する。第１
と第２の反射波長帯は、前記第１と第２の透過波長帯が
異なる波長帯に位置するように、互いに波長がずれてい
る。 第１と第２の透過波長帯を互いにずらすことによ
り、一方のミラーを通り抜けてキャビティ内に伝搬した
光ポンプエネルギーは、他方のミラーにおいてそれを通
り抜けずに高い反射率で反射されることとなる。その結
果として、ポンピングエネルギーはより長い時間キャビ
ティ内に滞在し、反転分布を誘導するために使われるポ
ンピングエネルギーの割合が増加することとなる。従来
の面発光型レーザと比べると、本発明によるレーザはエ
ネルギー伝達損失がより低く高速で、また、冷却するこ
となく室温で動作することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、光ポンプ面発光型レーザ
２を示す。レンズ１０は、入射光に対して透明な基板１
２と分布帰還型（ＤＦＢ）ミラー１３を通して、入射光
を導く。基板が入射光に対して透明でない場合は、ポン
ピングは基板を通り抜けてではなく、レーザ２の上面を
通り抜けて行われる。ＤＦＢミラー１３は、高屈折率と
低屈折率の材料が交互に積層して形成される。入射光
は、次に、活性層とバリア層が交互に積層して形成され
るゲイン媒体１６に導かれる。そして、ミラー１３と同
様に高屈折率と低屈折率の材料が交互に積層して形成さ
れたＤＦＢミラー１９を設けることにより、レーザは完
成する。ここに示した構造により、レーザ放射光線は図
中に矢印で示したように垂直上方に向けて、出射する。
２を示す。レンズ１０は、入射光に対して透明な基板１
２と分布帰還型（ＤＦＢ）ミラー１３を通して、入射光
を導く。基板が入射光に対して透明でない場合は、ポン
ピングは基板を通り抜けてではなく、レーザ２の上面を
通り抜けて行われる。ＤＦＢミラー１３は、高屈折率と
低屈折率の材料が交互に積層して形成される。入射光
は、次に、活性層とバリア層が交互に積層して形成され
るゲイン媒体１６に導かれる。そして、ミラー１３と同
様に高屈折率と低屈折率の材料が交互に積層して形成さ
れたＤＦＢミラー１９を設けることにより、レーザは完
成する。ここに示した構造により、レーザ放射光線は図
中に矢印で示したように垂直上方に向けて、出射する。
【０００８】図２は、レーザ２のモノリシックアレイを
示したものであり、ここにそれぞれのレーザは図１に示
したレーザと構造が同様である。ここで、レーザ２は、
すべて同一の基板上に形成されている。このようなアレ
イは、集積回路の光インターコネクトや固体レーザの光
ポンピング用光源として有用である。
示したものであり、ここにそれぞれのレーザは図１に示
したレーザと構造が同様である。ここで、レーザ２は、
すべて同一の基板上に形成されている。このようなアレ
イは、集積回路の光インターコネクトや固体レーザの光
ポンピング用光源として有用である。
【０００９】動作に際しては、上部ミラー１９および下
部ミラー１３は共鳴キャビティを形成し、この共鳴キャ
ビティが設計動作波長における光定在波分布を生ぜしめ
る。従って、ゲイン媒体１６のトータル厚さは、設計波
長の半分の整数倍になるように選ばれる。活性層とバリ
ア層の厚さは、活性層が定在波のはら（ａｎｔｉｎｏｄ
ｅｓ）、即ち、強度の極大箇所に一致するように、好都
合に、選ばれる。この構造により、活性層が光波を可能
な限り効率的に増幅することが確実にされる。
部ミラー１３は共鳴キャビティを形成し、この共鳴キャ
ビティが設計動作波長における光定在波分布を生ぜしめ
る。従って、ゲイン媒体１６のトータル厚さは、設計波
長の半分の整数倍になるように選ばれる。活性層とバリ
ア層の厚さは、活性層が定在波のはら（ａｎｔｉｎｏｄ
ｅｓ）、即ち、強度の極大箇所に一致するように、好都
合に、選ばれる。この構造により、活性層が光波を可能
な限り効率的に増幅することが確実にされる。
【００１０】図１に示された素子の一般的な構造と組成
物は、当業者に周知である。本発明は、レーザ発振する
特定の構成物の名称には依存しない。一般的には、選択
された材料は、動作に適することが知られている特性を
有するはずである。活性材料は、所定の発振波長に適合
する直接エネルギーバンドギャップを有するはずであ
り、さもなければレーザ発振に適しているはずである。
バリア材料は、直接または間接バンドギャップ材料であ
り、活性層より大きいバンドギャップを有していてキャ
リアを活性材料内に閉じこめる役割をする。
物は、当業者に周知である。本発明は、レーザ発振する
特定の構成物の名称には依存しない。一般的には、選択
された材料は、動作に適することが知られている特性を
有するはずである。活性材料は、所定の発振波長に適合
する直接エネルギーバンドギャップを有するはずであ
り、さもなければレーザ発振に適しているはずである。
バリア材料は、直接または間接バンドギャップ材料であ
り、活性層より大きいバンドギャップを有していてキャ
リアを活性材料内に閉じこめる役割をする。
【００１１】一般的には、適切な直接バンドギャップ材
料は、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族や３元、４元その他
の複合組成のうちの選ばれた材料のような化合物半導体
を含む。活性材料とバリア材料ペアーの実例としては、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓやＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ
ＰやＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓなどが含まれ、それ
ぞれ、発振波長は、０．８７ミクロン、１．５５ミクロ
ン、１ミクロンである。本発明によるレーザ２の作成の
詳細は、当業者に周知である。レーザ素子は、例えばＭ
ＢＥやＭＯＣＶＤのようなあらゆる適切な技術により作
成することが可能である。また、レーザ素子は、米国特
許第４、３９５、７６９号に開示されているようにくさ
び型レーザキャビティを有するものとして作成すること
もできる。
料は、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族や３元、４元その他
の複合組成のうちの選ばれた材料のような化合物半導体
を含む。活性材料とバリア材料ペアーの実例としては、
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓやＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ／Ｉｎ
ＰやＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓなどが含まれ、それ
ぞれ、発振波長は、０．８７ミクロン、１．５５ミクロ
ン、１ミクロンである。本発明によるレーザ２の作成の
詳細は、当業者に周知である。レーザ素子は、例えばＭ
ＢＥやＭＯＣＶＤのようなあらゆる適切な技術により作
成することが可能である。また、レーザ素子は、米国特
許第４、３９５、７６９号に開示されているようにくさ
び型レーザキャビティを有するものとして作成すること
もできる。
【００１２】ＤＦＢミラー構造も、同様に周知である。
基本的に要求されることは、高屈折率と低屈折率材料の
積層構造が、共鳴を許容するに十分な厚さを有すること
である。図３は、上部ミラー１９の反射率曲線を示した
ものであり、ミラーの反射率を波長の関数として示した
ものである。ミラー１９は、設計動作波長において最大
の反射率を有するように、従来の方法と同様にして設計
することができ、図３に示した例では、設計動作波長は
約８７０ｎｍである。この最大反射率は、設計波長を包
含する規定の波長範囲にわたって概ね維持される。この
規定の高反射率波長領域は、図中のノッチ３０で区切ら
れて比較的狭いバンドパスを形成し、その領域の外では
反射率は実質的に低下する。即ち、ノッチ３０は、その
波長領域を超えるとミラー１９が光エネルギーのかなり
の量を透過するような波長を決定する。
基本的に要求されることは、高屈折率と低屈折率材料の
積層構造が、共鳴を許容するに十分な厚さを有すること
である。図３は、上部ミラー１９の反射率曲線を示した
ものであり、ミラーの反射率を波長の関数として示した
ものである。ミラー１９は、設計動作波長において最大
の反射率を有するように、従来の方法と同様にして設計
することができ、図３に示した例では、設計動作波長は
約８７０ｎｍである。この最大反射率は、設計波長を包
含する規定の波長範囲にわたって概ね維持される。この
規定の高反射率波長領域は、図中のノッチ３０で区切ら
れて比較的狭いバンドパスを形成し、その領域の外では
反射率は実質的に低下する。即ち、ノッチ３０は、その
波長領域を超えるとミラー１９が光エネルギーのかなり
の量を透過するような波長を決定する。
【００１３】図１に示されるポンプエネルギー１１は、
ゲイン媒体１６での反転分布を誘導するために用いら
れ、通常は、ノッチ３０に対応する波長で供給される。
この波長でポンプエネルギーを供給することにより、そ
のエネルギーのうちのかなりの割合がゲイン媒体１６に
到達する。かわりに、もし、ポンプエネルギーが設計動
作波長により等しい波長を有するように選択されたとき
は、そのエネルギーのうちのほとんどは上部ミラー１９
で反射され、反転分布は生じない。
ゲイン媒体１６での反転分布を誘導するために用いら
れ、通常は、ノッチ３０に対応する波長で供給される。
この波長でポンプエネルギーを供給することにより、そ
のエネルギーのうちのかなりの割合がゲイン媒体１６に
到達する。かわりに、もし、ポンプエネルギーが設計動
作波長により等しい波長を有するように選択されたとき
は、そのエネルギーのうちのほとんどは上部ミラー１９
で反射され、反転分布は生じない。
【００１４】従来の面発光型レーザは、図３に示したよ
うな実質的に同一の反射率曲線を有する上部ミラーと下
部ミラーを用いている。即ち、いずれのミラーも通常は
同一の高反射率波長帯を有し、いずれのミラーも高透過
率領域を決定するノッチを同一の波長に有する。このよ
うな従来の構造では、ゲイン媒体１６によって吸収され
ないポンプエネルギーのうちのかなりの部分が、下部ミ
ラーのノッチを通して透過してしまい、付加的な反転分
布を誘導するために利用されないので、レーザの効率が
制限される。
うな実質的に同一の反射率曲線を有する上部ミラーと下
部ミラーを用いている。即ち、いずれのミラーも通常は
同一の高反射率波長帯を有し、いずれのミラーも高透過
率領域を決定するノッチを同一の波長に有する。このよ
うな従来の構造では、ゲイン媒体１６によって吸収され
ないポンプエネルギーのうちのかなりの部分が、下部ミ
ラーのノッチを通して透過してしまい、付加的な反転分
布を誘導するために利用されないので、レーザの効率が
制限される。
【００１５】本発明においては、上部ミラー１３および
下部ミラー１９は、それぞれ互いに反射率曲線が波長に
おいてずれているように設計されている。即ち、上部ミ
ラーのノッチが下部ミラーのノッチとは異なる波長にあ
るように、それぞれの反射率曲線がずらされている。こ
のような関係は、図３（ａ）に示す上部ミラーの反射率
曲線が、図３（ｂ）に示す下部ミラーの反射率曲線から
相対的にずれていることによって示されている。特に、
それぞれの曲線は、下部ミラーが相対的に高い反射率を
示す波長領域に上部ミラーのノッチが位置するように、
ずらされている。
下部ミラー１９は、それぞれ互いに反射率曲線が波長に
おいてずれているように設計されている。即ち、上部ミ
ラーのノッチが下部ミラーのノッチとは異なる波長にあ
るように、それぞれの反射率曲線がずらされている。こ
のような関係は、図３（ａ）に示す上部ミラーの反射率
曲線が、図３（ｂ）に示す下部ミラーの反射率曲線から
相対的にずれていることによって示されている。特に、
それぞれの曲線は、下部ミラーが相対的に高い反射率を
示す波長領域に上部ミラーのノッチが位置するように、
ずらされている。
【００１６】このような配置の結果として、上部ミラー
のノッチを通して透過したポンプエネルギーのかなりの
部分が下部ミラーで反射されてゲイン媒体１６に戻るこ
ととなる。反射されたポンプエネルギーは、再度ゲイン
媒体１６を横切ることとなり、反転分布を誘導する機会
が増加する。例えば、もしポンプエネルギーのうちの５
０％がゲイン媒体を一回通過しただけで吸収されるとす
ると、下部ミラーの反射率を増加させることにより、ポ
ンプエネルギーの７５％がゲイン媒体を再度横切ること
により吸収されることとなる。これとは対照的に、従来
の面発光型レーザでは、ポンプエネルギーの大半はゲイ
ン媒体１６に吸収される機会を単に１回しか有しない。
のノッチを通して透過したポンプエネルギーのかなりの
部分が下部ミラーで反射されてゲイン媒体１６に戻るこ
ととなる。反射されたポンプエネルギーは、再度ゲイン
媒体１６を横切ることとなり、反転分布を誘導する機会
が増加する。例えば、もしポンプエネルギーのうちの５
０％がゲイン媒体を一回通過しただけで吸収されるとす
ると、下部ミラーの反射率を増加させることにより、ポ
ンプエネルギーの７５％がゲイン媒体を再度横切ること
により吸収されることとなる。これとは対照的に、従来
の面発光型レーザでは、ポンプエネルギーの大半はゲイ
ン媒体１６に吸収される機会を単に１回しか有しない。
【００１７】上部ミラーと下部ミラーの反射率曲線の最
適なずれ量は、それぞれ特定の素子用途毎に、個別に設
計することができる。しかし、特定の用途とは無関係
に、いくつかの一般的な配慮をすることが適切である。
例えば、上部ミラーと下部ミラーの高反射率波長帯が実
質的なオーバーラップを有するように、相対的なずれ量
は十分に小さくなければならない。この条件は、設計波
長において定在波が生ずることを確実にする。例えば、
高反射率波長の約１／３に等しいずれ量は、しばしば十
分である。もし、相対的なずれ量が大きすぎると、いず
れかのミラーは設計波長において、定在波を効率的に生
ずるためには小さすぎる反射率を有することとなる。
適なずれ量は、それぞれ特定の素子用途毎に、個別に設
計することができる。しかし、特定の用途とは無関係
に、いくつかの一般的な配慮をすることが適切である。
例えば、上部ミラーと下部ミラーの高反射率波長帯が実
質的なオーバーラップを有するように、相対的なずれ量
は十分に小さくなければならない。この条件は、設計波
長において定在波が生ずることを確実にする。例えば、
高反射率波長の約１／３に等しいずれ量は、しばしば十
分である。もし、相対的なずれ量が大きすぎると、いず
れかのミラーは設計波長において、定在波を効率的に生
ずるためには小さすぎる反射率を有することとなる。
【００１８】ゲイン媒体１６は、ポンプエネルギーの約
５０％がそのゲイン媒体を一回通過して吸収されるよう
に、選択される。上記のように、これにより、ポンプエ
ネルギーがゲイン媒体１６を２回通過した後には、約７
５％のポンプエネルギーが吸収されることとなる。も
し、１度目の通過でポンプエネルギーの実質的に５０％
以上が吸収されると、反転分布は不均一に生ずる。
５０％がそのゲイン媒体を一回通過して吸収されるよう
に、選択される。上記のように、これにより、ポンプエ
ネルギーがゲイン媒体１６を２回通過した後には、約７
５％のポンプエネルギーが吸収されることとなる。も
し、１度目の通過でポンプエネルギーの実質的に５０％
以上が吸収されると、反転分布は不均一に生ずる。
【００１９】図４は、８７０ｎｍの波長で動作するよう
に設計された本発明によるレーザの１実施例である。上
部ミラー１９はＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７３７Å）層と
ＡｌＡｓ（６２５Å）層が交互に２５ペアー積層して構
成され、下部ミラー１９はＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７１
９Å）層とＡｌＡｓ（６０８Å）層が交互に２９．５ペ
アー積層して構成される。ゲイン媒体は、３つのＧａＡ
ｓ（６０９Å）活性層により構成され、それぞれの活性
層は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（６２５Å）バリア層によ
り分離されている。Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（３１２Å）
バリア層は活性層とそれぞれのミラー１３および１９の
間に配置される。活性層は、効率を最大にするため、ミ
ラー１３と１９の間に生ずる定在波のはら（ａｎｔｉｎ
ｏｄｅｓ）の地点に位置する。
に設計された本発明によるレーザの１実施例である。上
部ミラー１９はＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７３７Å）層と
ＡｌＡｓ（６２５Å）層が交互に２５ペアー積層して構
成され、下部ミラー１９はＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（７１
９Å）層とＡｌＡｓ（６０８Å）層が交互に２９．５ペ
アー積層して構成される。ゲイン媒体は、３つのＧａＡ
ｓ（６０９Å）活性層により構成され、それぞれの活性
層は、Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（６２５Å）バリア層によ
り分離されている。Ａｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ（３１２Å）
バリア層は活性層とそれぞれのミラー１３および１９の
間に配置される。活性層は、効率を最大にするため、ミ
ラー１３と１９の間に生ずる定在波のはら（ａｎｔｉｎ
ｏｄｅｓ）の地点に位置する。
【００２０】下部ミラー１３の高反射率波長は、上部ミ
ラー１９に比べて相対的に約１４ｎｍだけずれている。
ミラー１３と１９は、例えば米国特許第４、９９９、８
４２号において定義されている用語によれば、「アンバ
ランス」である。即ち、下部ミラー１３は、上部ミラー
１９に比べてより多くの積層を有する。その結果とし
て、下部ミラー１３の反射率は、設計波長において、上
部ミラー１９の反射率よりも大きい。上部ミラー１９の
反射率が下部ミラー１３の反射率よりも低いために、出
力光は、上部ミラー１９から放射される。上部ミラー１
９のノッチは、ポンプ波長において十分に透過性を有
し、キャビティモード波長より４０−５０ｍｅＶだけ高
いに過ぎず、ゲイン媒体１６の均一波長幅の範囲内であ
る。その結果として、レーザは、より高速動作が可能
で、コヒーレントエネルギー伝達においてもより効率的
で、これらすべてのことは、非放射性損失を低減させる
こととなる。
ラー１９に比べて相対的に約１４ｎｍだけずれている。
ミラー１３と１９は、例えば米国特許第４、９９９、８
４２号において定義されている用語によれば、「アンバ
ランス」である。即ち、下部ミラー１３は、上部ミラー
１９に比べてより多くの積層を有する。その結果とし
て、下部ミラー１３の反射率は、設計波長において、上
部ミラー１９の反射率よりも大きい。上部ミラー１９の
反射率が下部ミラー１３の反射率よりも低いために、出
力光は、上部ミラー１９から放射される。上部ミラー１
９のノッチは、ポンプ波長において十分に透過性を有
し、キャビティモード波長より４０−５０ｍｅＶだけ高
いに過ぎず、ゲイン媒体１６の均一波長幅の範囲内であ
る。その結果として、レーザは、より高速動作が可能
で、コヒーレントエネルギー伝達においてもより効率的
で、これらすべてのことは、非放射性損失を低減させる
こととなる。
【００２１】
【発明の効果】従来の面発光型レーザと比べると、本発
明によるレーザはエネルギー伝達損失がより低く高速
で、また、冷却することなく室温で動作することができ
る。
明によるレーザはエネルギー伝達損失がより低く高速
で、また、冷却することなく室温で動作することができ
る。
【図１】面発光型レーザの断面図である。
【図２】面発光型レーザのモノリシックアレイの斜視図
である。
である。
【図３】（ａ）は、本発明による面発光型レーザに用い
られる、上部分布帰還型ミラーの、反射率曲線である。
（ｂ）は、本発明による面発光型レーザに用いられる、
下部分布帰還型ミラーの、反射率曲線である。
られる、上部分布帰還型ミラーの、反射率曲線である。
（ｂ）は、本発明による面発光型レーザに用いられる、
下部分布帰還型ミラーの、反射率曲線である。
【図４】本発明により作成された、面発光型レーザの１
実施例である。
実施例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハイリン ワン アメリカ合衆国，08854 ニュージャージ ー、ピスカータウェイ、タウンセンド コ ート 484
Claims (12)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板上に形成された複数の層を含む第１の分布帰還
型ミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、少なくとも１つの発光
する活性層と１つのバリア層を有するアクティブゲイン
媒体と、 前記アクティブゲイン媒体上に形成された複数の層を含
む第２の分布帰還型ミラーであって、前記第１のミラー
と第２のミラーは設計動作電圧において定在波の光学場
を持続させる共鳴キャビティを形成する第２の分布帰還
型ミラーとを備え、 前記第１と第２のミラーは、第１及び第２の反射波長を
有し、それぞれが光ポンピングエネルギーを受け取るた
めの第１及び第２の透過波長を含み、前記第１及び第２
の反射波長は、前記第１及び第２の透過波長が異なるよ
うに、互いにずれていることを特徴とする面発光型レー
ザ。 - 【請求項２】 前記分布帰還型ミラーは、高屈折率材
料と低屈折率材料が交互に積層した構造を含むことを特
徴とする請求項１記載のレーザ。 - 【請求項３】 前記アクティブゲイン媒体は、ＩＩＩ
−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、３元または４元半導体を含むこ
とを特徴とする請求項２記載のレーザ。 - 【請求項４】 前記発光層は、前記定在波の光学場の
強度の極大に一致して位置することを特徴とする請求項
１記載のレーザ。 - 【請求項５】 前記アクティブゲイン族媒体は、光ポ
ンプエネルギーが共鳴キャビティを１度横切って、光ポ
ンプエネルギーの約５０％が反転分布を誘導するように
形成されたことを特徴とする請求項１記載のレーザ。 - 【請求項６】 前記波長のずれは、前記第１及び第２
の反射波長が実質的なオーバーラップを維持するように
十分に小さいことを特徴とする請求項１記載のレーザ。 - 【請求項７】 前記波長のずれは、前記第１の反射波
長の１／３以下であることを特徴とする請求項６記載の
レーザ。 - 【請求項８】 前記第１のミラーは、それぞれ７１９
Åと６０８Åの厚さのＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ層とＡｌＡ
ｓ層が交互に２９．５ペアー積層して構成されることを
特徴とする請求項２記載のレーザ。 - 【請求項９】 前記第２のミラーは、それぞれ７３７
Åと６２５Åの厚さのＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ層とＡｌＡ
ｓ層が交互に２５ペアー積層して構成されることを特徴
とする請求項８記載のレーザ。 - 【請求項１０】 前記ゲインアクティブ媒体は、それぞ
れが６０９Åの厚さの３つのを含み、前記ＧａＡｓ活性
層のそれぞれが６２５Åの厚さの２つのＡｌ0.11Ｇａ
0.89Ａｓバリア層で分離されていることを特徴とする請
求項９記載のレーザ。 - 【請求項１１】 前記透過波長は、共鳴キャビティで生
ずる発振モード波長より４０−５０ＭｅＶ高い波長のす
べてのポンプエネルギーを実質的に透過することを特徴
とする請求項１記載のレーザ。 - 【請求項１２】 共通の基板上に複数の面発光型レーザ
が形成され、前記面発光型レーザのそれぞれが、 前記基板上に形成された複数の層を含む、第１の分布帰
還型ミラーと、 前記第１のミラー上に形成され、少なくとも一つの活性
発光層と一つのバリア層を含む、アクティブゲイン媒体
と、 前記アクティブゲイン媒体上に形成され、複数の層を含
む第２の分布帰還型ミラーであって、前記第１と第２の
ミラーは設計動作波長において定在波の光学場を持続さ
せる共鳴キャビティを形成する、第２の分布帰還型ミラ
ーを含み、 第１及び第２の反射波長を有する前記第１及び第２のミ
ラーは、光ポンプエネルギーを受け取るためにそれぞ
れ、第１及び第２の透過波長を含み、前記第１及び第２
の反射波長は、前記第１及び第２の透過波長が異なるよ
うに、互いに波長がずれている、モノリシックレーザア
レイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US417308 | 1995-04-05 | ||
| US08/417,308 US5513203A (en) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | Surface emitting laser having improved pumping efficiency |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340149A true JPH08340149A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3121761B2 JP3121761B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=23653431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08082430A Expired - Fee Related JP3121761B2 (ja) | 1995-04-05 | 1996-04-04 | 改善されたポンピング効率を有する面発光型レーザ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5513203A (ja) |
| EP (1) | EP0742619B1 (ja) |
| JP (1) | JP3121761B2 (ja) |
| CA (1) | CA2171997C (ja) |
| DE (1) | DE69610522T2 (ja) |
| TW (1) | TW311295B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026440A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Seiko Epson Corp | 素子実装方法と光伝送装置 |
| JP2008147519A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体発光素子 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6243407B1 (en) | 1997-03-21 | 2001-06-05 | Novalux, Inc. | High power laser devices |
| US6341138B1 (en) | 1999-06-16 | 2002-01-22 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Constant temperature performance laser |
| US6625195B1 (en) * | 1999-07-20 | 2003-09-23 | Joseph Reid Henrichs | Vertical cavity surface emitting laser that uses intracavity degenerate four wave mixing to produce phase-conjugated and distortion free collimated laser light |
| WO2001078204A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical pumping injection cavity for optically pumped devices |
| GB2369929A (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-12 | Univ Southampton | Semiconductor laser device |
| DE10241192A1 (de) * | 2002-09-05 | 2004-03-11 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optisch gepumpte strahlungsemittierende Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| TWI282650B (en) * | 2002-10-11 | 2007-06-11 | Eastman Kodak Co | Organic vertical cavity lasing devices having organic active region |
| GB2399941A (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | Univ Strathclyde | Vertical cavity semiconductor optical devices |
| GB2399942A (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | Univ Strathclyde | Vertical cavity semiconductor optical devices |
| US6836495B2 (en) * | 2003-05-07 | 2004-12-28 | Eastman Kodak Company | Vertical cavity laser including inorganic spacer layers |
| US6939012B2 (en) * | 2003-06-02 | 2005-09-06 | Eastman Kodak Company | Laser image projector |
| US8520713B2 (en) | 2010-11-19 | 2013-08-27 | Trilumina Corporation | Optical pumping of solid-state laser material using addressable laser array |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4395769A (en) * | 1981-03-03 | 1983-07-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Tunable semiconductor laser |
| US4718070A (en) * | 1985-01-22 | 1988-01-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Surface emitting diode laser |
| US4881236A (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-14 | University Of New Mexico | Wavelength-resonant surface-emitting semiconductor laser |
| US4999842A (en) * | 1989-03-01 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Quantum well vertical cavity laser |
| US5034344A (en) * | 1989-07-17 | 1991-07-23 | Bell Communications Research, Inc. | Method of making a surface emitting semiconductor laser |
| US4949350A (en) * | 1989-07-17 | 1990-08-14 | Bell Communications Research, Inc. | Surface emitting semiconductor laser |
| FR2681737A1 (fr) * | 1991-09-24 | 1993-03-26 | Thomson Csf | Source monofrequence de puissance a fibre optique. |
| US5206872A (en) * | 1991-11-01 | 1993-04-27 | At&T Bell Laboratories | Surface emitting laser |
| US5258990A (en) * | 1991-11-07 | 1993-11-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The United States Department Of Energy | Visible light surface emitting semiconductor laser |
-
1995
- 1995-04-05 US US08/417,308 patent/US5513203A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-18 CA CA002171997A patent/CA2171997C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-26 DE DE69610522T patent/DE69610522T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-26 EP EP96302076A patent/EP0742619B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-04 JP JP08082430A patent/JP3121761B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-10 TW TW085104242A patent/TW311295B/zh active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026440A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Seiko Epson Corp | 素子実装方法と光伝送装置 |
| JP2008147519A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体発光素子 |
Also Published As
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|---|---|
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| US5513203A (en) | 1996-04-30 |
| EP0742619A3 (en) | 1997-07-23 |
| CA2171997C (en) | 1999-11-09 |
| JP3121761B2 (ja) | 2001-01-09 |
| TW311295B (ja) | 1997-07-21 |
| EP0742619A2 (en) | 1996-11-13 |
| EP0742619B1 (en) | 2000-10-04 |
| DE69610522T2 (de) | 2001-03-22 |
| DE69610522D1 (de) | 2000-11-09 |
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