JPS63194234A - 半導体光偏向装置 - Google Patents
半導体光偏向装置Info
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- JPS63194234A JPS63194234A JP2776787A JP2776787A JPS63194234A JP S63194234 A JPS63194234 A JP S63194234A JP 2776787 A JP2776787 A JP 2776787A JP 2776787 A JP2776787 A JP 2776787A JP S63194234 A JPS63194234 A JP S63194234A
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- 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
- 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
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
- G02F1/2955—Analog deflection from or in an optical waveguide structure] by controlled diffraction or phased-array beam steering
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
-
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- H01S5/06243—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the position or direction of the emitted beam
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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〕
本発明は光情報処理系で用いられるレーザ光を偏向する
ための光偏向装置に関するものである。
ための光偏向装置に関するものである。
従来、この種の光偏向装置として例えば第１図に示す構
造のものがある（特願昭ｔｔ−ｓｏ６４！ｒ３）。
造のものがある（特願昭ｔｔ−ｓｏ６４！ｒ３）。
同図の半導体光偏向装置は、ＧａＡＳ等から成る基板ｌ
上にＧａＡＪＡｓ等の電気光学効果をもつ半導体から成
る光導波路−を設け、ざらに光導波路−に回折格子３を
形成し、且つ光導波路λ上に電界を印加するための電極
４（Ａ、４Ｂを設けるとともに、これら電極に電圧制御
装置ｊを接続して構成されている。
上にＧａＡＪＡｓ等の電気光学効果をもつ半導体から成
る光導波路−を設け、ざらに光導波路−に回折格子３を
形成し、且つ光導波路λ上に電界を印加するための電極
４（Ａ、４Ｂを設けるとともに、これら電極に電圧制御
装置ｊを接続して構成されている。
上記光偏向装置において、光導波路λ内を伝搬した導波
光６は、回折格子３により基板面よりある角度をもって
出射する。そして回折格子３から出射する光ビーム７の
光軸角度θは光導波路２の屈折率に依存する。
光６は、回折格子３により基板面よりある角度をもって
出射する。そして回折格子３から出射する光ビーム７の
光軸角度θは光導波路２の屈折率に依存する。
一方、電圧制御装置！から電極ｉ、４’Ｂを通して光導
波路コに電界を印加することによって、電気光学効果を
もつ光導波路λの屈折率を変化させることができる。し
たがって、電極＃Ａ、ｉに印加する電圧を電圧制御装置
！により制御することによって、出射光ビーム７の出射
角度を制御することができる。
波路コに電界を印加することによって、電気光学効果を
もつ光導波路λの屈折率を変化させることができる。し
たがって、電極＃Ａ、ｉに印加する電圧を電圧制御装置
！により制御することによって、出射光ビーム７の出射
角度を制御することができる。
上述した従来の半導体光偏向装置では、光導波路の屈折
率を変化させる手段として電気光学効果を利用している
ため、変化させることのできる屈折率の割合が小さく、
その結果出射光ビームの偏向角をあまり大きくできない
という欠点があった。
率を変化させる手段として電気光学効果を利用している
ため、変化させることのできる屈折率の割合が小さく、
その結果出射光ビームの偏向角をあまり大きくできない
という欠点があった。
具体的には、光導波路から回折格子により出射される光
ビームの角度θは次式で表わされる。
ビームの角度θは次式で表わされる。
ｓｉｎθ−ｎ−ｍλ／Ｉ） （
１）（１）式で、ｎは導波路の実効屈折率、ｍは回折の
次数、λは自由空間における光の波長、ｐは回折格子の
周期である。これより次式が得られる。
１）（１）式で、ｎは導波路の実効屈折率、ｍは回折の
次数、λは自由空間における光の波長、ｐは回折格子の
周期である。これより次式が得られる。
△θ／△ｎ−／／ＣＯ８θ （２）一
方、電気光学効果によって変化させることのできる屈折
率の割合△ｎ／ｎは０．／％程度であり、θ−約９０°
、ｎ−ＪＪとして上記Δｎ／ｎの値を用いて前述式から
偏向角Δθを求めると△θ−０，２゜である。そしてこ
のような回折格子により出射されるレーザビームの光軸
方向におけるビームの拡がり角は０．１０程度であるた
め、上記のように小さい偏向角では充分な分解能を得る
ことができない。
方、電気光学効果によって変化させることのできる屈折
率の割合△ｎ／ｎは０．／％程度であり、θ−約９０°
、ｎ−ＪＪとして上記Δｎ／ｎの値を用いて前述式から
偏向角Δθを求めると△θ−０，２゜である。そしてこ
のような回折格子により出射されるレーザビームの光軸
方向におけるビームの拡がり角は０．１０程度であるた
め、上記のように小さい偏向角では充分な分解能を得る
ことができない。
上記従来の問題点を解決するために、本発明で、は半導
体光導波路中Ｋｉｔ子井戸構造を設け、さらに上記量子
井戸構造に垂直Ｋｍ界を印加するための電圧印加部を設
けた。
体光導波路中Ｋｉｔ子井戸構造を設け、さらに上記量子
井戸構造に垂直Ｋｍ界を印加するための電圧印加部を設
けた。
本発明で使用できる量子井戸構造としては、単一のポテ
ンシャル井戸層からなる単一量子井戸構造でも、また複
数のポテンシャル井戸層が複数のポテンシャル障壁層に
よって交互に挾まれた多重量子井戸構造でもかまわない
。
ンシャル井戸層からなる単一量子井戸構造でも、また複
数のポテンシャル井戸層が複数のポテンシャル障壁層に
よって交互に挾まれた多重量子井戸構造でもかまわない
。
上記量子井戸構造を構成する材料としては、バンドギャ
ップの異なる２つ以上の半導体を用いればよく、例えば
ポテンシャル井戸層をＧａＡｓ 、ポテンシャル障壁層
をＡｌＧａＡｓで形成する。
ップの異なる２つ以上の半導体を用いればよく、例えば
ポテンシャル井戸層をＧａＡｓ 、ポテンシャル障壁層
をＡｌＧａＡｓで形成する。
本発明では光導波路を構成する材質として、ＧａＡＪＡ
ｓ系の半導体結晶以外に、ＩｎＧａＡＳＰ系、ＡｌＧａ
ＩｎＰ 系等の半導体結晶も使用できる。
ｓ系の半導体結晶以外に、ＩｎＧａＡＳＰ系、ＡｌＧａ
ＩｎＰ 系等の半導体結晶も使用できる。
ただし、電界による上記井戸形の屈折率変化を有効に利
用するには、導波路内を伝搬する°光のエネルギーと、
量子井戸内に形成される量子化した伝導帯内の電子のエ
ネルギー準位、および価電子帯内の正孔のエネルギー準
位の差のエネルギーとが同程度であることが望ましい。
用するには、導波路内を伝搬する°光のエネルギーと、
量子井戸内に形成される量子化した伝導帯内の電子のエ
ネルギー準位、および価電子帯内の正孔のエネルギー準
位の差のエネルギーとが同程度であることが望ましい。
本発明で量子井戸構造は、光導波路のコア部分またはク
ラッド部分のいずれに組み入れてもよく、また画部分に
組み入れることもできる。
ラッド部分のいずれに組み入れてもよく、また画部分に
組み入れることもできる。
さらに光導波路のコアまたは（および）クラッド全体が
完全に量子井戸構造で構成されていてもよい。
完全に量子井戸構造で構成されていてもよい。
ただし電界による量子井戸層の屈折率変化を有効に利用
するには、光導波路のコア部を前記多重量子井戸で構成
することが望ましい。また本発明で、量子井戸構造に垂
直に電界を印加する方法としては、例えばｐ−ｎ接合や
ショットキー接合が利用できる。
するには、光導波路のコア部を前記多重量子井戸で構成
することが望ましい。また本発明で、量子井戸構造に垂
直に電界を印加する方法としては、例えばｐ−ｎ接合や
ショットキー接合が利用できる。
本発明によれば、量子井戸構造の電界による屈折率の変
化が通常のバルクの屈折率変化に比べて大きいため、大
きな偏向角を得ることができる。
化が通常のバルクの屈折率変化に比べて大きいため、大
きな偏向角を得ることができる。
例えば多重量子井戸構造とした場合に／Ｘ１０５■／ｃ
ｍの電界印加により屈折率が約７％変化し、この値を（
２）式に代入すると偏向角はコ０となる。
ｍの電界印加により屈折率が約７％変化し、この値を（
２）式に代入すると偏向角はコ０となる。
上記の偏向角は従来のバルクの電気光学効果を用いた場
合に比べて１０倍も大きい。
合に比べて１０倍も大きい。
このように、外部の電圧制御袋＆により偏向装置の電圧
印加部に印加する電圧を制御することによって、出射光
ビームの偏向角を充分な分解能をもって大きく偏向する
ことができる。
印加部に印加する電圧を制御することによって、出射光
ビームの偏向角を充分な分解能をもって大きく偏向する
ことができる。
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の半導体光偏向装置を示す斜視図であり
、ｎ＋ −ＧａＡｓから成る基板／／上に１ｎ Ａｌ０
０？Ｇａｏ、３ＡＳ （ｎ −ｊ Ｘ／ ０−１７ｃｍ
−３）層１２、アンドープ多重量子井戸層１３、Ｐ−Ａ
ＩＱ、５ Ｇａ□、５ａｓ（Ｐ−ｊＸ１０１７ｃｍ−３
）層ｌｑを順次積ＪｉＬｒ形成した光導波路１０が設け
られている。多重量子井戸層／３は、第２図に断面を拡
大して示すように１厚さ１００にのＧａＡＳＪｌｌ／Ｊ
Ａおよび厚さＪＯＯＡのＡｌｏ、５Ｇａ□、 ５Ａｓ層
／ｊ Ｂを交互に多数積層して形成されている。これら
各層１．３ｋ 、 ／ＪＢ・・・・・・の成長は分子線
エピタキシー、有機金属ＣＶＤ 、液相エピタキシー等
によって製作することができる。
、ｎ＋ −ＧａＡｓから成る基板／／上に１ｎ Ａｌ０
０？Ｇａｏ、３ＡＳ （ｎ −ｊ Ｘ／ ０−１７ｃｍ
−３）層１２、アンドープ多重量子井戸層１３、Ｐ−Ａ
ＩＱ、５ Ｇａ□、５ａｓ（Ｐ−ｊＸ１０１７ｃｍ−３
）層ｌｑを順次積ＪｉＬｒ形成した光導波路１０が設け
られている。多重量子井戸層／３は、第２図に断面を拡
大して示すように１厚さ１００にのＧａＡＳＪｌｌ／Ｊ
Ａおよび厚さＪＯＯＡのＡｌｏ、５Ｇａ□、 ５Ａｓ層
／ｊ Ｂを交互に多数積層して形成されている。これら
各層１．３ｋ 、 ／ＪＢ・・・・・・の成長は分子線
エピタキシー、有機金属ＣＶＤ 、液相エピタキシー等
によって製作することができる。
最上層のＡＪＧａＡＳ層／ｌの一部には回折格子／ｊが
一体的に形成しである。
一体的に形成しである。
上記回折格子／ｊは例えば干渉露光を用いたフォトリソ
グラフィーによって形成することができる。さらに、Ａ
ｌｔＧａＡｓ層ｌｌの表面上および基板／／の裏面には
それぞれ電極／４および１７が形成されており、オーミ
ックコンタクトを成している。電極＃、／７は導線／ｒ
を介して電圧制御装置１９に接続されている。
グラフィーによって形成することができる。さらに、Ａ
ｌｔＧａＡｓ層ｌｌの表面上および基板／／の裏面には
それぞれ電極／４および１７が形成されており、オーミ
ックコンタクトを成している。電極＃、／７は導線／ｒ
を介して電圧制御装置１９に接続されている。
上記の光偏向装置において、量子井戸層１３を含む光導
波路１０内を伝搬してきた光コＯは、回折格子／ｊによ
って外部に出射されて出射光コｌとなる。電極／６．／
７を通して電圧制御装置１９より、積層体光導波路１０
に逆バイアスをかけることによって、多重量子井戸層１
３に有効に電界を印加することができ、該部分の屈折率
を変化させることができる。
波路１０内を伝搬してきた光コＯは、回折格子／ｊによ
って外部に出射されて出射光コｌとなる。電極／６．／
７を通して電圧制御装置１９より、積層体光導波路１０
に逆バイアスをかけることによって、多重量子井戸層１
３に有効に電界を印加することができ、該部分の屈折率
を変化させることができる。
このようにして、電圧制御装置１９による印加電圧を制
御することで、出射光の偏向角を制御することができる
。
御することで、出射光の偏向角を制御することができる
。
例えば印加電圧を周期的に変化させて出射光ビームを走
査動させたり、あるいは電圧制御装置ｌ乙に接続した他
の装置からの出力信号に応じて出射光ビームの照射位置
を切り換えるなど出射光ビームの方向を自在に制御する
ことができる。
査動させたり、あるいは電圧制御装置ｌ乙に接続した他
の装置からの出力信号に応じて出射光ビームの照射位置
を切り換えるなど出射光ビームの方向を自在に制御する
ことができる。
上述した半導体光偏向装置は半導体レーザを容易に集積
化することができる。
化することができる。
第卓図は本発明に係る半導体光偏向装置と半導体レーザ
とを集積化した一例であり、光導波路ＩＯ上に設けた半
導体レーザ部２２は分布帰還型レーザである。そして上
記レーザ部λ２の半導体の活性層として多重量子井戸層
１３を、また分布帰還のための回折格子としては、光導
波路ＩＯの回折格子ｌｊと同様のプロセスにより形成し
たものを利用できるので、容易に両者を集積化すること
ができる。
とを集積化した一例であり、光導波路ＩＯ上に設けた半
導体レーザ部２２は分布帰還型レーザである。そして上
記レーザ部λ２の半導体の活性層として多重量子井戸層
１３を、また分布帰還のための回折格子としては、光導
波路ＩＯの回折格子ｌｊと同様のプロセスにより形成し
たものを利用できるので、容易に両者を集積化すること
ができる。
本発明によれば、半導体光偏向装置における出射光ビー
ムの偏向角を従来のものよりも大きくすることかできる
。
ムの偏向角を従来のものよりも大きくすることかできる
。
また他の半導体素子との集積化も容易である。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の要部を示す断面図、第３図は本発明の光偏向装置と
半導体レーザとを集積化した例を示す斜視図、第４図は
従来の半導体光偏向装置を示す斜視図である。 １０・・・・・・光導波路 ｌｊ・・・・・・基 板／
２・・−ｎ −ＡＩｏ、７ Ｇａ□、 ｓ Ａｓ層１
３・・・・・・多重量子井戸層 １・・・・・・Ｐ −Ａｍ！０．５ Ｇａ（、、５Ａｓ
層 ｌｊ・・・・・・回折格子／ｌ、／７・・・・・・
電 極 １９・・・・・・電圧制御装置２０・・・・・
・伝搬光 −７・・・・・・出射光−コ・・・・・・半
導体レーザ部 第 １ 図（実施例） Ｉソ 第 ２ 図（実施例） 第 ３ 図（実施例） １９ 第 ４ 図（従来例） 手続補正書 特願昭６２−２７７６７号 ２、発明の名称 半導体光偏向装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区西新橋２丁目７番４号名称 光技術
研究開発株式会社 代表者 植之原 通行 ４、代理人 自 発 ６、補正の対象 Ｚ 補正の内容 （１）明細書簡７頁第！行に、 「ｎ−ｊＸｌｏ−１７ｃｍ−３Ｊ （！： アルノヲｒ
ｎ −ｊＸ＃７１７ｃｍ−３Ｊ ト補正スル。 （２）図面中筒３図を別紙の通り補正する（参照番号１
０を追加記入）。 以 上
図の要部を示す断面図、第３図は本発明の光偏向装置と
半導体レーザとを集積化した例を示す斜視図、第４図は
従来の半導体光偏向装置を示す斜視図である。 １０・・・・・・光導波路 ｌｊ・・・・・・基 板／
２・・−ｎ −ＡＩｏ、７ Ｇａ□、 ｓ Ａｓ層１
３・・・・・・多重量子井戸層 １・・・・・・Ｐ −Ａｍ！０．５ Ｇａ（、、５Ａｓ
層 ｌｊ・・・・・・回折格子／ｌ、／７・・・・・・
電 極 １９・・・・・・電圧制御装置２０・・・・・
・伝搬光 −７・・・・・・出射光−コ・・・・・・半
導体レーザ部 第 １ 図（実施例） Ｉソ 第 ２ 図（実施例） 第 ３ 図（実施例） １９ 第 ４ 図（従来例） 手続補正書 特願昭６２−２７７６７号 ２、発明の名称 半導体光偏向装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区西新橋２丁目７番４号名称 光技術
研究開発株式会社 代表者 植之原 通行 ４、代理人 自 発 ６、補正の対象 Ｚ 補正の内容 （１）明細書簡７頁第！行に、 「ｎ−ｊＸｌｏ−１７ｃｍ−３Ｊ （！： アルノヲｒ
ｎ −ｊＸ＃７１７ｃｍ−３Ｊ ト補正スル。 （２）図面中筒３図を別紙の通り補正する（参照番号１
０を追加記入）。 以 上
Claims (4)
- （１）半導体光導波路に回折格子を設け、該回折格子を
通して導波路内伝搬光を導波路外に放射するとともに、
その放射方向を、前記光導波路の屈折率を変化させるこ
とにより制御する光偏向装置において、前記光導波路中
に量子井戸構造を設けるとともに、前記量子井戸構造に
垂直に電界を印加するための電圧印加部を設け、前記電
圧印加部に印加する電圧を変化することによって前記量
子井戸構造部分の屈折率を変化させて前記放射光を偏向
させることを特徴とする半導体光偏向装置。 - （２）前記光導波路を構成する材質がＧａＡｌＡｓ系の
半導体結晶である特許請求の範囲第１項記載の半導体光
偏向装置。 - （３）前記光導波路を構成する材質がＩｎＧａＡｓＰ系
の半導体結晶である特許請求の範囲第１項記載の半導体
光偏向装置。 - （４）前記光導波路を構成する材質がＡｌＧａＩｎＰ系
の半導体結晶である特許請求の範囲第１項記載の半導体
光偏向装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2776787A JPS63194234A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体光偏向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2776787A JPS63194234A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体光偏向装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63194234A true JPS63194234A (ja) | 1988-08-11 |
Family
ID=12230138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2776787A Pending JPS63194234A (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体光偏向装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63194234A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019015767A (ja) * | 2017-07-03 | 2019-01-31 | 日本放送協会 | 光偏向素子、及び、表示装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6162024A (ja) * | 1984-09-03 | 1986-03-29 | Omron Tateisi Electronics Co | 光情報処理装置 |
| JPS61198212A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-02 | Tokyo Inst Of Technol | 光回路機能素子 |
| JPS61232426A (ja) * | 1985-04-08 | 1986-10-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光走査記録装置 |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP2776787A patent/JPS63194234A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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