JPS63173381A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS63173381A JPS63173381A JP571787A JP571787A JPS63173381A JP S63173381 A JPS63173381 A JP S63173381A JP 571787 A JP571787 A JP 571787A JP 571787 A JP571787 A JP 571787A JP S63173381 A JPS63173381 A JP S63173381A
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- semiconductor laser
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- light
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
-
- H—ELECTRICITY
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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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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/041—Optical pumping
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—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
- H01S5/0608—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 light, e.g. optical switch
-
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- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/3418—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers using transitions from higher quantum levels
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体レーザを２つ以上集積化することで１
つの入力信号で様々な発振状態をとる半導体レーザ装置
に関するものである。
つの入力信号で様々な発振状態をとる半導体レーザ装置
に関するものである。
本発明者らの発明にがかる先願明細書（特願昭６１−１
７５９６７号）に記されたレーザは活性層中に形成され
る量子準位ｎ＝ｌとｎ＝２の発振をそのレーザに流す注
入電流量によりスイッチできるものである。
７５９６７号）に記されたレーザは活性層中に形成され
る量子準位ｎ＝ｌとｎ＝２の発振をそのレーザに流す注
入電流量によりスイッチできるものである。
しかしながら従来の波長スイッチレーザでは波長をきり
かえるためにはそのレーザに流す注入電流をコントロー
ルしなければならず他の外部信号によりスイッチできな
かった。またレーザの両端面からは、同一の波長の光し
か出射することができず、利用範囲が限定される等の問
題点があった。
かえるためにはそのレーザに流す注入電流をコントロー
ルしなければならず他の外部信号によりスイッチできな
かった。またレーザの両端面からは、同一の波長の光し
か出射することができず、利用範囲が限定される等の問
題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、外部信号により、波長をスイソチできかつ、
両端面からそれぞれ波長の異なるレーザ光を出射するこ
とも可能な半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
たもので、外部信号により、波長をスイソチできかつ、
両端面からそれぞれ波長の異なるレーザ光を出射するこ
とも可能な半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は単一又は複数の波長
のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レ
ーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近傍
に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射す
るように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射可
能である量子井戸レーザとを備えたものである。
のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体レ
ーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近傍
に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射す
るように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射可
能である量子井戸レーザとを備えたものである。
この発明における半導体レーザ装置は単一又は複数の波
長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近
傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射
するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射
可能である量子井戸レーザとを備えた構成としたから上
記量子井戸レーザが上記半導体レーザ素子により光ポン
ピングされ、そのポンピング強度に応じて発振波長をか
えることができる。
長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、該半導体
レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも一方の近
傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性層に入射
するように設置された２つ以上の波長のレーザ光が出射
可能である量子井戸レーザとを備えた構成としたから上
記量子井戸レーザが上記半導体レーザ素子により光ポン
ピングされ、そのポンピング強度に応じて発振波長をか
えることができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の構成を
示す図であり、図においてレーザＡは例えば特願昭６１
−１７５９６７号に記された様な発振波長のスイッチが
可能な量子井戸レーザ、レーザＢは通常のレーザのよう
にただ１つの光を発振するレーザであり、１は電極、２
はｐ−ＡβＧａＡｓクラッド層、３は量子井戸活性層、
３′は一般に３と同一の活性層（ただし３と異なっても
よい）、４はｎ−ＡｊＩＣ；ａＡｓクラッド層、５はｎ
−ＧａＡｓ基板、６はリード線である。このチップはヒ
ートシンク台上にポンディングされアースされる。
図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の構成を
示す図であり、図においてレーザＡは例えば特願昭６１
−１７５９６７号に記された様な発振波長のスイッチが
可能な量子井戸レーザ、レーザＢは通常のレーザのよう
にただ１つの光を発振するレーザであり、１は電極、２
はｐ−ＡβＧａＡｓクラッド層、３は量子井戸活性層、
３′は一般に３と同一の活性層（ただし３と異なっても
よい）、４はｎ−ＡｊＩＣ；ａＡｓクラッド層、５はｎ
−ＧａＡｓ基板、６はリード線である。このチップはヒ
ートシンク台上にポンディングされアースされる。
また７はレーザＢから放出されるレーザ光でありその強
度はレーザＢに流す電流量によりコントロールする。８
はレーザＡから放出されるレーザ光である。
度はレーザＢに流す電流量によりコントロールする。８
はレーザＡから放出されるレーザ光である。
また第３図は上記レーザＡとして用いられる。
例えば特願昭６１−１７５９６７号に記載された発振波
長の切り換えが可能な量子井戸レーザを示す構成図、第
４図は第３図のＡ−Ａ断面を示す図である。図において
１０は上部電極、１２は５ｉｎ２電流阻止層、１３はｐ
−ＱａＡｓコンタクト層、１４はｐ−Ａ／！ＧａＡｓク
ラッド層、１５はｐ−ＡｎＡｓ−ＧａＡｓ超格子グレー
ディソドインデソクスウェイブガイド層、１６は１００
人のＧａＡｓ活性層、１７はｎ−Ａ＃Ａｓ−ＧａＡｓ超
格子グレーディソドインデソクスウエイブガイド層、１
８はｎ−Ａｊｌ！ＧａＡｓクラッド層、１９はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板、２０は下部電極、１１はＺｎ拡散部（斜線部
）である。
長の切り換えが可能な量子井戸レーザを示す構成図、第
４図は第３図のＡ−Ａ断面を示す図である。図において
１０は上部電極、１２は５ｉｎ２電流阻止層、１３はｐ
−ＱａＡｓコンタクト層、１４はｐ−Ａ／！ＧａＡｓク
ラッド層、１５はｐ−ＡｎＡｓ−ＧａＡｓ超格子グレー
ディソドインデソクスウェイブガイド層、１６は１００
人のＧａＡｓ活性層、１７はｎ−Ａ＃Ａｓ−ＧａＡｓ超
格子グレーディソドインデソクスウエイブガイド層、１
８はｎ−Ａｊｌ！ＧａＡｓクラッド層、１９はｎ−Ｇａ
Ａｓ基板、２０は下部電極、１１はＺｎ拡散部（斜線部
）である。
また第４図に示すように、活性層ストライプのエッヂは
多少凹凸になっている。
多少凹凸になっている。
また第５図はこの量子井戸レーザにおける活性層でのエ
ネルギーバンド構造を示す図であり、曲線部は該エネル
ギーバンドがＧＲｌＮ−３ＣＨ構造により放物状に変化
している部分である。
ネルギーバンド構造を示す図であり、曲線部は該エネル
ギーバンドがＧＲｌＮ−３ＣＨ構造により放物状に変化
している部分である。
この量子井戸レーザは、上記のように活性層の上下クラ
ッド層の間に超格子グレーディソドインデソクスウェイ
プガイド層１５．１７を設けてＧＲＩ ｒｌ−３ＣＨ構
造を構成し、厚み方向の光の閉じ込めをしている。また
上下のクラッド層のバンドギャップは十分に高いもので
あり、かつ活性層１６の層厚を１００人と十分薄く形成
しているので、活性層１６は量子井戸構造を形成し、該
活性層内において注入されたキャリアは量子化されたエ
ネルギーバンドを持つ。またＺｎ拡散領域１１はバンド
ギャップも高く、屈折率が低いので活性層内のキャリア
及び発生した光はＺｎが拡散されていない図示Ｗの巾に
横とじこめされる。
ッド層の間に超格子グレーディソドインデソクスウェイ
プガイド層１５．１７を設けてＧＲＩ ｒｌ−３ＣＨ構
造を構成し、厚み方向の光の閉じ込めをしている。また
上下のクラッド層のバンドギャップは十分に高いもので
あり、かつ活性層１６の層厚を１００人と十分薄く形成
しているので、活性層１６は量子井戸構造を形成し、該
活性層内において注入されたキャリアは量子化されたエ
ネルギーバンドを持つ。またＺｎ拡散領域１１はバンド
ギャップも高く、屈折率が低いので活性層内のキャリア
及び発生した光はＺｎが拡散されていない図示Ｗの巾に
横とじこめされる。
上記のように構成された量子井戸レーザにキャリアを注
入してやると、電子とホールは活性層１６内で注入され
たキャリアの数に応じて量子準位間で遷移を行い、それ
ぞれの量子重位置に対応した波長の光を発生する。そし
て電流による利得が共振器損失より大きくなるとレーザ
発振をする。
入してやると、電子とホールは活性層１６内で注入され
たキャリアの数に応じて量子準位間で遷移を行い、それ
ぞれの量子重位置に対応した波長の光を発生する。そし
て電流による利得が共振器損失より大きくなるとレーザ
発振をする。
第４図に示すように活性層ストライブのエソヂは凹凸に
なっているため、発生した光はこの部分で大きく散乱さ
れて、これは共振器内部ロスになる。さらにこのストラ
イプ幅をせまくすることによっても共振器内部ロスは高
くなる。いまこのストライプ幅を約４μとして、共振器
内部ロスを十分に高めてやれば、注入される電子とボー
ルの数が少ない間、すなわち注入電流が小さい間は、第
５図に示される活性層内の量子重位置ｎ＝ｌの遷移でｎ
＝１の景子準位置に対応した波長λ、のレーザ発振が生
じ、λ１の光を出す。しかし注入電流を増してやるとｎ
＝２の量子重位置でのキャリアの状態密度の方がｎ＝１
の量子重位置でのそれよりも大きいため、利得はｎ＝２
の遷移によるものの方が大きくなり、ｎ＝２の量子重位
置に対応した波長λ２の光を出す。これによってｎ＝１
での発振はおさえられるが、共振器内部損失の大きさを
所定の値に設定し、所定の電流を流すことによって同時
に上記λ１とλ２の光を出すことができる。
なっているため、発生した光はこの部分で大きく散乱さ
れて、これは共振器内部ロスになる。さらにこのストラ
イプ幅をせまくすることによっても共振器内部ロスは高
くなる。いまこのストライプ幅を約４μとして、共振器
内部ロスを十分に高めてやれば、注入される電子とボー
ルの数が少ない間、すなわち注入電流が小さい間は、第
５図に示される活性層内の量子重位置ｎ＝ｌの遷移でｎ
＝１の景子準位置に対応した波長λ、のレーザ発振が生
じ、λ１の光を出す。しかし注入電流を増してやるとｎ
＝２の量子重位置でのキャリアの状態密度の方がｎ＝１
の量子重位置でのそれよりも大きいため、利得はｎ＝２
の遷移によるものの方が大きくなり、ｎ＝２の量子重位
置に対応した波長λ２の光を出す。これによってｎ＝１
での発振はおさえられるが、共振器内部損失の大きさを
所定の値に設定し、所定の電流を流すことによって同時
に上記λ１とλ２の光を出すことができる。
次に第１図に示す本実施例の動作について説明する。
上述のような動作を行う量子井戸レーザであるレーザＡ
にあらかじめ一定のバイアス電流を流すとレーザＡはま
ずその発振しうる光のうち長い方の波長λ１のレーザ光
を放出する。
にあらかじめ一定のバイアス電流を流すとレーザＡはま
ずその発振しうる光のうち長い方の波長λ１のレーザ光
を放出する。
次にこのような状態でレーザＢに電流を流しレーザ発振
をさせ、レーザ光７でレーザＡをボンピングする。レー
ザ光７の強度がある一定以上になると、レーザＡは上記
バイアス電流注入によるボンピングに加えて、レーザ光
７による光ポンピングもうけるため、利得が上昇し、短
波長の光λ２を出す。
をさせ、レーザ光７でレーザＡをボンピングする。レー
ザ光７の強度がある一定以上になると、レーザＡは上記
バイアス電流注入によるボンピングに加えて、レーザ光
７による光ポンピングもうけるため、利得が上昇し、短
波長の光λ２を出す。
このようにレーザＢに流す電流をかえ・ることでレーザ
Ａの出すレーザ光の波長をλ、とλ２の間で切り換える
ことができる。
Ａの出すレーザ光の波長をλ、とλ２の間で切り換える
ことができる。
このような本実施例の半導体レーザ装置の作製はたとえ
ば同一ウェハを用いる場合レーザＡとレーザＢの共振器
長をかえる（レーザＡの共振器長を短くする）ようにド
ライエツチングでレーザＡとレーザＢを切りはなす事に
より容易に作製できる。
ば同一ウェハを用いる場合レーザＡとレーザＢの共振器
長をかえる（レーザＡの共振器長を短くする）ようにド
ライエツチングでレーザＡとレーザＢを切りはなす事に
より容易に作製できる。
なお、上記実施例ではレーザＡはあらかじめλ１の光を
出す状態にしておいたが、発振しない状態にしでおけば
、レーザＢに流す電流量により、発振しない状態２ λ
１を出す状態λ２を出す状態の３つの状態が得られる。
出す状態にしておいたが、発振しない状態にしでおけば
、レーザＢに流す電流量により、発振しない状態２ λ
１を出す状態λ２を出す状態の３つの状態が得られる。
さらにレーザＡは特願昭６１−１７５９６７号にも記載
される様に、λ１．λ２を同時にも出せるため、それを
加えれば４つの状態が得られる。
される様に、λ１．λ２を同時にも出せるため、それを
加えれば４つの状態が得られる。
また、上記実施例ではレーザＢの片側にのみ波長スイッ
チが可能な量子井戸レーザを設置したが、レーザＢは後
方からもレーザ光を出すため、第２図に示す様に波長ス
イッチが可能な量子井戸レザであるレーザＣを後方にも
設置し、その波長かきりかわるしきい値をレーザＡと例
えばバイアス電流を異なるものとするなどして違えてお
けば左右から出る波長をコントロールすることにより、
より様々な状態が１チツプで得られる。
チが可能な量子井戸レーザを設置したが、レーザＢは後
方からもレーザ光を出すため、第２図に示す様に波長ス
イッチが可能な量子井戸レザであるレーザＣを後方にも
設置し、その波長かきりかわるしきい値をレーザＡと例
えばバイアス電流を異なるものとするなどして違えてお
けば左右から出る波長をコントロールすることにより、
より様々な状態が１チツプで得られる。
さらにレーザＢも注入電流で波長をスイッチできる量子
井戸レーザとすればもっと様々な状態が期待できる。
井戸レーザとすればもっと様々な状態が期待できる。
以上のようにこの発明によれば波長スイッチできる量子
井戸レーザを他のレーザで光ボンピングすることで発振
波長の切りかえを行うように構成したから、ボンピング
レーザに流す電流量をコントロールして１チツプで色々
な発振状態をとらせることができる効果がある。即ちこ
れは将来的な光による論理集積回路の基本構成要素とな
る可能性を提供する効果がある。
井戸レーザを他のレーザで光ボンピングすることで発振
波長の切りかえを行うように構成したから、ボンピング
レーザに流す電流量をコントロールして１チツプで色々
な発振状態をとらせることができる効果がある。即ちこ
れは将来的な光による論理集積回路の基本構成要素とな
る可能性を提供する効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例による半導
体レーザ装置を示す構成図、第３図は本発明に用いる量
子井戸レーザの一例を示す構成図、第４図は第３図のＡ
−Ａ断面を示す図、第５図は第３図のレーザのエネルギ
ーバンド構造を示す図である。 １は電極、２はｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、３は量
子井戸活性層、４はｎ−ＡβＧａＡｓクラソド層、５は
ｎ−ＧａＡｓ基板、６はリード線、７はレーザＢの出射
光、８はレーザＡの出射光、８′はレーザＣの出射光。
示す構成図、第２図はこの発明の他の実施例による半導
体レーザ装置を示す構成図、第３図は本発明に用いる量
子井戸レーザの一例を示す構成図、第４図は第３図のＡ
−Ａ断面を示す図、第５図は第３図のレーザのエネルギ
ーバンド構造を示す図である。 １は電極、２はｐ−Ａｊ！ＧａＡｓクラッド層、３は量
子井戸活性層、４はｎ−ＡβＧａＡｓクラソド層、５は
ｎ−ＧａＡｓ基板、６はリード線、７はレーザＢの出射
光、８はレーザＡの出射光、８′はレーザＣの出射光。
Claims (3)
- （１）単一又は複数の波長のレーザ光を出射する半導体
レーザ素子と、 該半導体レーザ素子の前端面或いは後端面の少なくとも
一方の近傍に上記半導体レーザ素子の出射光がその活性
層に入射するように設置された２つ以上の波長のレーザ
光が出射可能である量子井戸レーザとを備えたことを特
徴とする半導体レーザ装置。 - （２）上記半導体レーザ素子と上記量子井戸レーザが同
一基板上に形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - （３）上記半導体レーザ素子の両端面近傍にそれぞれ上
記量子井戸レーザを備えるとともに該２つの量子井戸レ
ーザのしきい値をそれぞれ異なるものとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP571787A JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP571787A JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63173381A true JPS63173381A (ja) | 1988-07-16 |
| JPH0824207B2 JPH0824207B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=11618869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP571787A Expired - Lifetime JPH0824207B2 (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824207B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217401A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | レーザダイオードシステム、レーザダイオードの配列方法及びレーザダイオードの光学的配列 |
| US6944197B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-09-13 | University Of Maryland, Baltimore County | Low crosstalk optical gain medium and method for forming same |
| JP2007250650A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子とその製造方法 |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP571787A patent/JPH0824207B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944197B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-09-13 | University Of Maryland, Baltimore County | Low crosstalk optical gain medium and method for forming same |
| JP2005217401A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | レーザダイオードシステム、レーザダイオードの配列方法及びレーザダイオードの光学的配列 |
| JP2007250650A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子とその製造方法 |
| US7804878B2 (en) | 2006-03-14 | 2010-09-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device and method of producing the same |
| US8059691B2 (en) | 2006-03-14 | 2011-11-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device and method of producing the same |
| US8124431B2 (en) | 2006-03-14 | 2012-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor laser device and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824207B2 (ja) | 1996-03-06 |
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