JPS60186083A - 分布帰還形半導体レーザ素子 - Google Patents
分布帰還形半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPS60186083A JPS60186083A JP60015422A JP1542285A JPS60186083A JP S60186083 A JPS60186083 A JP S60186083A JP 60015422 A JP60015422 A JP 60015422A JP 1542285 A JP1542285 A JP 1542285A JP S60186083 A JPS60186083 A JP S60186083A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- active layer
- directions
- laser
- grating
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、２次元回折格子を設けた半導体レーザ素子に
関するものである。
関するものである。
従来、−次元の回折格子を設けた分布帰還形レーザは、
単−縦モードが得られることや、光集積回路への組込み
が容易であるなどの利点を有しており、半導体において
は、室温連続動作も確認されている（日本結晶学会誌、
Ｖ、１８．３９７〜３９９頁（１９７６）参照）。
単−縦モードが得られることや、光集積回路への組込み
が容易であるなどの利点を有しており、半導体において
は、室温連続動作も確認されている（日本結晶学会誌、
Ｖ、１８．３９７〜３９９頁（１９７６）参照）。
ところで、高次の回折格子を設けると、導波路内のレー
ザ光が外部へ散乱されるが、この光は、長い区間にわた
ってコヒーレントに散乱されるので、拡がり角の小さな
ビームが得られる。ところが−次元の回折格子の場合に
は、一方向にのみ拡がり角が狭くなるが、他方向につい
ては、従来通りである。
ザ光が外部へ散乱されるが、この光は、長い区間にわた
ってコヒーレントに散乱されるので、拡がり角の小さな
ビームが得られる。ところが−次元の回折格子の場合に
は、一方向にのみ拡がり角が狭くなるが、他方向につい
ては、従来通りである。
本発明は、この欠点を解消したもので、半導体内に活性
層を含む導波路を設け、この導波路の表面、あるいは、
その内部に周期性のある凹凸を２次元的に作りつけレー
ザ光が導路の外部に散乱されるようにし、その散乱光を
素子外部に取り出せるようにし、かつ、前記２次元周期
構造を持つ導波路内の活性層を一様に励起することを特
徴とずる分布帰還形半導体レーザ素子を提供するもので
ある。
層を含む導波路を設け、この導波路の表面、あるいは、
その内部に周期性のある凹凸を２次元的に作りつけレー
ザ光が導路の外部に散乱されるようにし、その散乱光を
素子外部に取り出せるようにし、かつ、前記２次元周期
構造を持つ導波路内の活性層を一様に励起することを特
徴とずる分布帰還形半導体レーザ素子を提供するもので
ある。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の実施の一例を示す概略説明図であり、
同図を用いて本発明の詳細な説明する。
同図を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）に示すように、半導体基板１上に活性層を
含む導波路２、その上に半導体層３を設け、この導波路
２０表面に周期性のある凹凸を第１図（ｂ）に示すよう
に、Ｘ方向およびＸ方向につくりつけたものである。こ
の凹凸の周期は前記活性層内のレーザ発振半波長の整数
倍近傍とする。４，５は電極である。この素子に電流を
流すか、光で励起すると、Ｘ方向、Ｘ方向両方の回折格
子による分布帰還が生じてξ方向、η方向のレーザ発振
が４ミじる。ところが、Ｘ方向とＸ方向の各々の回折格
子単独の分布帰還も生じるので、ξ方向とη方向のレー
ザ光が結合し、回折格子のある面全体が同一位相で発振
する。この場合、偶数次の高次の回折格子を設けると、
すなわち、凹凸の周期を活性層内のレーザ発振半波長の
偶数倍の近傍にすると、導波路内のレーザ光は、ｘ −
ｙ面から上方垂直方向に放射される。この放射光は面全
体から放射されるので、２次元的に拡がり角の小さなレ
ーザ光が得られる。拡がり角は大体１°以内、１０ミリ
ラジアン以内である。また、レーザ光は広し・面積から
放射されるので、大きな光出力が得られる。
含む導波路２、その上に半導体層３を設け、この導波路
２０表面に周期性のある凹凸を第１図（ｂ）に示すよう
に、Ｘ方向およびＸ方向につくりつけたものである。こ
の凹凸の周期は前記活性層内のレーザ発振半波長の整数
倍近傍とする。４，５は電極である。この素子に電流を
流すか、光で励起すると、Ｘ方向、Ｘ方向両方の回折格
子による分布帰還が生じてξ方向、η方向のレーザ発振
が４ミじる。ところが、Ｘ方向とＸ方向の各々の回折格
子単独の分布帰還も生じるので、ξ方向とη方向のレー
ザ光が結合し、回折格子のある面全体が同一位相で発振
する。この場合、偶数次の高次の回折格子を設けると、
すなわち、凹凸の周期を活性層内のレーザ発振半波長の
偶数倍の近傍にすると、導波路内のレーザ光は、ｘ −
ｙ面から上方垂直方向に放射される。この放射光は面全
体から放射されるので、２次元的に拡がり角の小さなレ
ーザ光が得られる。拡がり角は大体１°以内、１０ミリ
ラジアン以内である。また、レーザ光は広し・面積から
放射されるので、大きな光出力が得られる。
−例として、回折格子のある領域の大きさが２００μｍ
Ｘ ２００μｍとすると、パルスで２０Ｗの出力が得
られる。また、分布帰還形であるから、縦モードは当然
単一モードである。このような素子のレーザ発振条件を
２次元の結合波方程式を解いてめると、従来の分布帰還
形レーザより小さなしきい電流密度で発振することが明
らかとなった。上記の素子の例では、室温で大体１，２
人程度のしきい電流値となる。
Ｘ ２００μｍとすると、パルスで２０Ｗの出力が得
られる。また、分布帰還形であるから、縦モードは当然
単一モードである。このような素子のレーザ発振条件を
２次元の結合波方程式を解いてめると、従来の分布帰還
形レーザより小さなしきい電流密度で発振することが明
らかとなった。上記の素子の例では、室温で大体１，２
人程度のしきい電流値となる。
本発明に用いる半導体材料としては、０．７〜０，９μ
ｍの発振波長では ＧａＡｌＡｓ系を用いる。ｎ形Ｇａ
Ａｓを基板とし、その上にｎ −Ａｌ□、３．ＧａＯ，
７ＡＳ’＋Ｐ”０．０５ＧａＯ，９！５Ａｓ（活性層）
、Ｐ−Ａｌｏ２Ｇａｏ８ＡＳ、１ ］’ −ＡｔｏｌＧａ ｏ、Ａｓ の各層を順次エピタ
キシャル成長させ、その表面に０．２３３μ７ｎ周期の
凹凸をＸ方向およびＸ方向にプリズム露光法等の従来技
術を用いて作り、さらに、その上にＡｌｏ３Ｇａｏ７Ａ
ｓ層を成長させる。素子の中央から光が取り出せるよう
に、中央部分（上記の例では２００μｍ ｘ ２００
ｔｔｍ ）だけ残してＯｒ −Ａ、ｕ電極を蒸着で形成
する。基板側には、ＡｕＧｅＮｉ −Ａｌｌ 電極を蒸
着で形成する。連続動作させる場合は、Ｐ側をＩｎある
いはＡｕ −Ｓｎを半田として、Ｓｌあるいはダイヤモ
ンドにボンディングする。この場合、基板側の金属電極
膜に２００μｍ×２００μｍの穴をあけ、さらに、Ｇａ
Ａｓ基板中にもｎ Ａ ｌ ｏ、３ Ｇａ ｏ、 ７
Ａｓ層まで化学食刻によって穴をあける。これＫより、
レーザ光が基板によって吸収されるのを防ぐことができ
る。１．１〜１．５μｍの発振波長では、Ｏａ Ｉ ｎ
Ａ ｓ Ｐ系を用いる。この場合、基板にＩｒ１ｌ）を
用いれば、連続動作の場合でも、基板がレーザ光に対し
て透明なので、基板に穴をあける必要はない。
ｍの発振波長では ＧａＡｌＡｓ系を用いる。ｎ形Ｇａ
Ａｓを基板とし、その上にｎ −Ａｌ□、３．ＧａＯ，
７ＡＳ’＋Ｐ”０．０５ＧａＯ，９！５Ａｓ（活性層）
、Ｐ−Ａｌｏ２Ｇａｏ８ＡＳ、１ ］’ −ＡｔｏｌＧａ ｏ、Ａｓ の各層を順次エピタ
キシャル成長させ、その表面に０．２３３μ７ｎ周期の
凹凸をＸ方向およびＸ方向にプリズム露光法等の従来技
術を用いて作り、さらに、その上にＡｌｏ３Ｇａｏ７Ａ
ｓ層を成長させる。素子の中央から光が取り出せるよう
に、中央部分（上記の例では２００μｍ ｘ ２００
ｔｔｍ ）だけ残してＯｒ −Ａ、ｕ電極を蒸着で形成
する。基板側には、ＡｕＧｅＮｉ −Ａｌｌ 電極を蒸
着で形成する。連続動作させる場合は、Ｐ側をＩｎある
いはＡｕ −Ｓｎを半田として、Ｓｌあるいはダイヤモ
ンドにボンディングする。この場合、基板側の金属電極
膜に２００μｍ×２００μｍの穴をあけ、さらに、Ｇａ
Ａｓ基板中にもｎ Ａ ｌ ｏ、３ Ｇａ ｏ、 ７
Ａｓ層まで化学食刻によって穴をあける。これＫより、
レーザ光が基板によって吸収されるのを防ぐことができ
る。１．１〜１．５μｍの発振波長では、Ｏａ Ｉ ｎ
Ａ ｓ Ｐ系を用いる。この場合、基板にＩｒ１ｌ）を
用いれば、連続動作の場合でも、基板がレーザ光に対し
て透明なので、基板に穴をあける必要はない。
以上説明したように、本発明によれば、縦、横単−モー
ドで、拡がり角の小さな、等方向な高出力のレーザ・ビ
ームを放射する半導体レーザ素子が得られる。また、本
発明によれば、素子表面からレーザ光が得られるので、
他の素子、例えば、ＦＢ’ｌ’などとの集積化も容易で
ある。
ドで、拡がり角の小さな、等方向な高出力のレーザ・ビ
ームを放射する半導体レーザ素子が得られる。また、本
発明によれば、素子表面からレーザ光が得られるので、
他の素子、例えば、ＦＢ’ｌ’などとの集積化も容易で
ある。
第１図は本発明のレーザ素子の概略説明図である０
図において、
１：半導体基板
２：活性層を含む導波路
３：半導体層
４．５゛電極
代理人弁理士 中 村 純之助
Claims (1)
- ］、半導体内に活性層を含む導波路が設けられている半
導体レーザ素子において、前記活性層を含む導波路の表
面あるいは内部に凹凸を２次元的に設けて前記導波路内
で発振されたレーザ光が該導波路の外部に散乱されるよ
うにし、前記２次元周期構造をもつ導波路内の前記活性
層を一様に励起するとともに前記散乱光を素子外部に取
り出せるようにしたことを特徴とする分布帰還形半導体
レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015422A JPS60186083A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 分布帰還形半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60015422A JPS60186083A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 分布帰還形半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60186083A true JPS60186083A (ja) | 1985-09-21 |
Family
ID=11888326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60015422A Pending JPS60186083A (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 分布帰還形半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60186083A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| US4837775A (en) * | 1985-10-21 | 1989-06-06 | General Electric Company | Electro-optic device having a laterally varying region |
| US4869568A (en) * | 1987-09-29 | 1989-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement comprising a planarly extending thin-film waveguide |
| US4897844A (en) * | 1986-04-03 | 1990-01-30 | Schimpe Robert M | Information transmission by mode modulation and laser oscillators thereof |
| US4975923A (en) * | 1987-04-21 | 1990-12-04 | Plessey Overseas Limited | Semiconductor diode laser array |
| US5043994A (en) * | 1989-06-15 | 1991-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| WO2003019741A3 (en) * | 2001-08-24 | 2004-02-12 | Bookham Technology Plc | Surface emitting laser |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP60015422A patent/JPS60186083A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4837775A (en) * | 1985-10-21 | 1989-06-06 | General Electric Company | Electro-optic device having a laterally varying region |
| US4897844A (en) * | 1986-04-03 | 1990-01-30 | Schimpe Robert M | Information transmission by mode modulation and laser oscillators thereof |
| US4975923A (en) * | 1987-04-21 | 1990-12-04 | Plessey Overseas Limited | Semiconductor diode laser array |
| US4869568A (en) * | 1987-09-29 | 1989-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Arrangement comprising a planarly extending thin-film waveguide |
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| US4894835A (en) * | 1987-09-30 | 1990-01-16 | Hitachi, Ltd. | Surface emitting type semiconductor laser |
| US5043994A (en) * | 1989-06-15 | 1991-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| WO2003019741A3 (en) * | 2001-08-24 | 2004-02-12 | Bookham Technology Plc | Surface emitting laser |
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