JPH07105559B2 - 双安定半導体レ−ザ - Google Patents
双安定半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH07105559B2 JPH07105559B2 JP62213959A JP21395987A JPH07105559B2 JP H07105559 B2 JPH07105559 B2 JP H07105559B2 JP 62213959 A JP62213959 A JP 62213959A JP 21395987 A JP21395987 A JP 21395987A JP H07105559 B2 JPH07105559 B2 JP H07105559B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- quantum well
- active layer
- substrate
- bistable semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光情報処理および光交換において用いられ
る双安定半導体レーザに関するものである。
る双安定半導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕 第５図は例えばリウ及びカミヤ（Liu and Kamiya（Tech
nical digest of the 10th IEEE International Semico
nductor Laser Conference,Paper J-3,Kanazawa,Japan,
1986））によって示された従来の双安定半導体レーザを
示す模式図であり、図において、12はｐ型電極、13はp+
‐InGaAsPコンタクト層、14はp-InP光閉じ込め層、15は
InGaAsP活性層、16はn-InP基板、17はｎ型電極、18はp-
InPブロック層、19はn-InPブロック層である。
nical digest of the 10th IEEE International Semico
nductor Laser Conference,Paper J-3,Kanazawa,Japan,
1986））によって示された従来の双安定半導体レーザを
示す模式図であり、図において、12はｐ型電極、13はp+
‐InGaAsPコンタクト層、14はp-InP光閉じ込め層、15は
InGaAsP活性層、16はn-InP基板、17はｎ型電極、18はp-
InPブロック層、19はn-InPブロック層である。
次に動作について説明する。
３つの電極12のうち、利得領域８および吸収領域９には
別々の電流を流す。第７図に示されるように、電流を流
すに従ってキャリア濃度が増大し、それによって吸収係
数が減少し、やがて利得に変わる。
別々の電流を流す。第７図に示されるように、電流を流
すに従ってキャリア濃度が増大し、それによって吸収係
数が減少し、やがて利得に変わる。
いま、吸収領域９にはわずかの一定の電流を流し（０で
もかまわない）、利得領域８に流す電流を増大させてい
くと、第６図に示されるように、I1までは吸収領域の吸
収のために発振には至らず、I1を越えると発振する。発
振を始めると吸収領域８ではレーザ光を吸収してキャリ
アが増加し、第７図に示されるように吸収係数が減少し
ているので電流を減少させていくとI2に達した時に初め
て発振が停止する。このように本従来例では双安定性を
生じる。
もかまわない）、利得領域８に流す電流を増大させてい
くと、第６図に示されるように、I1までは吸収領域の吸
収のために発振には至らず、I1を越えると発振する。発
振を始めると吸収領域８ではレーザ光を吸収してキャリ
アが増加し、第７図に示されるように吸収係数が減少し
ているので電流を減少させていくとI2に達した時に初め
て発振が停止する。このように本従来例では双安定性を
生じる。
ここで、このようなレーザの立ち上がり及び立ち下がり
時間は最小で約200ピコ秒であり、これは必ずしも十分
な速さではない。
時間は最小で約200ピコ秒であり、これは必ずしも十分
な速さではない。
通常半導体レーザの動作スピードの向上には量子井戸構
造を活性層に用いればよいが、量子井戸構造の場合、従
来型の活性層とはちがって、第２図に示すように、電流
注入時の利得係数が最大になる波長においては、同じ量
子井戸構造の電流非注入時の吸収係数は小さく、双安定
動作をするほど十分大きくはない。
造を活性層に用いればよいが、量子井戸構造の場合、従
来型の活性層とはちがって、第２図に示すように、電流
注入時の利得係数が最大になる波長においては、同じ量
子井戸構造の電流非注入時の吸収係数は小さく、双安定
動作をするほど十分大きくはない。
従来の双安定半導体レーザは以上のように構成されてい
るので、動作スピードに限界があり、また発振波長も不
安定であるなどの問題点があった。
るので、動作スピードに限界があり、また発振波長も不
安定であるなどの問題点があった。
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、高速の動作スピードが達成されるとともに、
発振波長の安定した双安定半導体レーザを得ることを目
的とする。
たもので、高速の動作スピードが達成されるとともに、
発振波長の安定した双安定半導体レーザを得ることを目
的とする。
この発明に係る双安定半導体レーザは、第１導伝型の半
導体基板と、該基板上に配置された第１導伝型の第１の
光閉じ込め層と、該第１の光閉じ込め層上に配置された
量子井戸活性層と、該量子井戸活性層上に配置された第
２導伝型の第２の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層
に近接して設けられた回折格子と、上記量子井戸活性層
に電流を注入する電極とを有する双安定半導体レーザに
おいて、上記回折格子により設定される発振波長は上記
量子井戸活性層により得られる利得ピーク波長よりも短
波長であり、共振器長方向の一部に上記電極が設けられ
ていない，上記基板に垂直な方向よりスイッチング動作
を行なうための外部光が入射される非電流注入領域を備
え、該非電流注入領域において上記基板に垂直な方向よ
り入射する外部光によりスイッチング動作を行なうよう
にしたものである。
導体基板と、該基板上に配置された第１導伝型の第１の
光閉じ込め層と、該第１の光閉じ込め層上に配置された
量子井戸活性層と、該量子井戸活性層上に配置された第
２導伝型の第２の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層
に近接して設けられた回折格子と、上記量子井戸活性層
に電流を注入する電極とを有する双安定半導体レーザに
おいて、上記回折格子により設定される発振波長は上記
量子井戸活性層により得られる利得ピーク波長よりも短
波長であり、共振器長方向の一部に上記電極が設けられ
ていない，上記基板に垂直な方向よりスイッチング動作
を行なうための外部光が入射される非電流注入領域を備
え、該非電流注入領域において上記基板に垂直な方向よ
り入射する外部光によりスイッチング動作を行なうよう
にしたものである。
この発明においては、第１導伝型の半導体基板と、該基
板上に配置された第１導伝型の第１の光閉じ込め層と、
該第１の光閉じ込め層上に配置された量子井戸活性層
と、該量子井戸活性層上に配置された第２導伝型の第２
の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層に近接して設け
られた回折格子と、上記量子井戸活性層に電流を注入す
る電極とを有する双安定半導体レーザにおいて、上記回
折格子により設定される発振波長は上記量子井戸活性層
により得られる利得ピーク波長よりも短波長であり、共
振器長方向の一部に上記電極が設けられていない，上記
基板に垂直な方向よりスイッチング動作を行なうための
外部光が入射される非電流注入領域を備え、該非電流注
入領域において上記基板に垂直な方向より入射する外部
光によりスイッチング動作を行なうようにしたから、外
部光によってスイッチング動作する、高速動作が可能
で、発振波長の安定した双安定半導体レーザを実現でき
る。
板上に配置された第１導伝型の第１の光閉じ込め層と、
該第１の光閉じ込め層上に配置された量子井戸活性層
と、該量子井戸活性層上に配置された第２導伝型の第２
の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層に近接して設け
られた回折格子と、上記量子井戸活性層に電流を注入す
る電極とを有する双安定半導体レーザにおいて、上記回
折格子により設定される発振波長は上記量子井戸活性層
により得られる利得ピーク波長よりも短波長であり、共
振器長方向の一部に上記電極が設けられていない，上記
基板に垂直な方向よりスイッチング動作を行なうための
外部光が入射される非電流注入領域を備え、該非電流注
入領域において上記基板に垂直な方向より入射する外部
光によりスイッチング動作を行なうようにしたから、外
部光によってスイッチング動作する、高速動作が可能
で、発振波長の安定した双安定半導体レーザを実現でき
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双安定半導体レーザを
示す図である。第１図のレーザは通常分布反射型（DB
R）レーザとよばれるものの一種であり、図において、
１はｐ型電極、２はp-GaAsコンタクト層、３はp-AlGaAs
光閉じ込め層、４は多重量子井戸活性層、５はn-AlGaAs
光閉じ込め層、６はn-GaAs基板、７はｎ型電極、８は利
得領域、９は吸収領域、10は回折格子である。
示す図である。第１図のレーザは通常分布反射型（DB
R）レーザとよばれるものの一種であり、図において、
１はｐ型電極、２はp-GaAsコンタクト層、３はp-AlGaAs
光閉じ込め層、４は多重量子井戸活性層、５はn-AlGaAs
光閉じ込め層、６はn-GaAs基板、７はｎ型電極、８は利
得領域、９は吸収領域、10は回折格子である。
次に動作について説明する。
第２図は量子井戸構造の電流注入時の利得係数および電
流非注入時の吸収係数の波長依存性を表したもので、従
来例のところで述べたように、利得ピーク波長（λ１）
では吸収係数は小さい。いま、回折格子10により発振波
長を短波長（λ２）にまでシフトさせると吸収係数は十
分大きくなり、双安定をおこさせることが可能となる。
本実施例では、量子井戸構造を活性層に用いているため
に、動作速度は非常に速く、実際に実験では12ピコ秒の
立ち上がり時間のものが得られている。また回折格子は
縦モードを単一波長にする役割もあるため、発振波長も
安定したものとなる。また、本実施例ではリッジ導波路
と呼ばれる横方向の光閉じ込め構造を用いているので、
キャリアの閉じ込め構造が無いために、立ち下がり動作
においては吸収領域に生じたキャリアはすぐに横方向に
拡散してしまい、非常に速い立ち下がり時間が得られ
る。実際に実験で得られた立ち下がり時間は100ピコ秒
以下であり、従来の双安定半導体レーザの約半分であっ
た。
流非注入時の吸収係数の波長依存性を表したもので、従
来例のところで述べたように、利得ピーク波長（λ１）
では吸収係数は小さい。いま、回折格子10により発振波
長を短波長（λ２）にまでシフトさせると吸収係数は十
分大きくなり、双安定をおこさせることが可能となる。
本実施例では、量子井戸構造を活性層に用いているため
に、動作速度は非常に速く、実際に実験では12ピコ秒の
立ち上がり時間のものが得られている。また回折格子は
縦モードを単一波長にする役割もあるため、発振波長も
安定したものとなる。また、本実施例ではリッジ導波路
と呼ばれる横方向の光閉じ込め構造を用いているので、
キャリアの閉じ込め構造が無いために、立ち下がり動作
においては吸収領域に生じたキャリアはすぐに横方向に
拡散してしまい、非常に速い立ち下がり時間が得られ
る。実際に実験で得られた立ち下がり時間は100ピコ秒
以下であり、従来の双安定半導体レーザの約半分であっ
た。
なお、上記実施例では回折格子を吸収領域にのみ設けた
DBRタイプのレーザを示したが、これは第３図に示すよ
うに共振器全体に回折格子を設けた分布帰還型（DFB）
のレーザの一部にのみ電流を注入するようにしてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
DBRタイプのレーザを示したが、これは第３図に示すよ
うに共振器全体に回折格子を設けた分布帰還型（DFB）
のレーザの一部にのみ電流を注入するようにしてもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
また、第４図に示すようにDFBタイプのレーザの電極を
分割し、利得領域８には多くの電流を、吸収領域９には
わずかの電流を流すことによっても上記実施例と同様の
効果を奏する。
分割し、利得領域８には多くの電流を、吸収領域９には
わずかの電流を流すことによっても上記実施例と同様の
効果を奏する。
さらに、第１図，第３図に示す実施例のレーザにおいて
は吸収領域に電極が無いために基板に垂直な方向からト
リガ光を注入してスイッチングを起こさせることも可能
である。
は吸収領域に電極が無いために基板に垂直な方向からト
リガ光を注入してスイッチングを起こさせることも可能
である。
以上のように、この発明によれば、第１導伝型の半導体
基板と、該基板上に配置された第１導伝型の第１の光閉
じ込め層と、該第１の光閉じ込め層上に配置された量子
井戸活性層と、該量子井戸活性層上に配置された第２導
伝型の第２の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層に近
接して設けられた回折格子と、上記量子井戸活性層に電
流を注入する電極とを有する双安定半導体レーザにおい
て、上記回折格子により設定される発振波長は上記量子
井戸活性層により得られる利得ピーク波長よりも短波長
であり、共振器長方向の一部に上記電極が設けられてい
ない，上記基板に垂直な方向よりスイッチング動作を行
なうための外部光が入射される非電流注入領域を備え、
該非電流注入領域において上記基板に垂直な方向より入
射する外部光によりスイッチング動作を行なうようにし
たから、外部光によってスイッチング動作する、高速動
作が可能で、発振波長の安定した双安定半導体レーザを
実現できる効果がある。
基板と、該基板上に配置された第１導伝型の第１の光閉
じ込め層と、該第１の光閉じ込め層上に配置された量子
井戸活性層と、該量子井戸活性層上に配置された第２導
伝型の第２の光閉じ込め層と、上記量子井戸活性層に近
接して設けられた回折格子と、上記量子井戸活性層に電
流を注入する電極とを有する双安定半導体レーザにおい
て、上記回折格子により設定される発振波長は上記量子
井戸活性層により得られる利得ピーク波長よりも短波長
であり、共振器長方向の一部に上記電極が設けられてい
ない，上記基板に垂直な方向よりスイッチング動作を行
なうための外部光が入射される非電流注入領域を備え、
該非電流注入領域において上記基板に垂直な方向より入
射する外部光によりスイッチング動作を行なうようにし
たから、外部光によってスイッチング動作する、高速動
作が可能で、発振波長の安定した双安定半導体レーザを
実現できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による双安定半導体レーザ
を示す模式図、第２図は量子井戸構造の電流注入時の利
得係数および電流非注入時の吸収係数の波長依存性を表
す図、第３図，第４図はこの発明の他の実施例による双
安定半導体レーザを示す模式図、第５図は従来の双安定
半導体レーザを示す模式図、第６図は双安定半導体レー
ザの電流−光出力特性を示す図、第７図は従来の双安定
半導体レーザの活性層のキャリア濃度と吸収（利得）係
数の関係を示す図である。 １はｐ型電極、２はp-GaAsコンタクト層、３はp-AlGaAs
光閉じ込め層、４は多重量子井戸活性層、５はn-AlGaAs
光閉じ込め層、６はn-GaAs基板、７はｎ型電極、８は利
得領域、９は吸収領域、10は回折格子、11はp-AlGaAsガ
イド層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
を示す模式図、第２図は量子井戸構造の電流注入時の利
得係数および電流非注入時の吸収係数の波長依存性を表
す図、第３図，第４図はこの発明の他の実施例による双
安定半導体レーザを示す模式図、第５図は従来の双安定
半導体レーザを示す模式図、第６図は双安定半導体レー
ザの電流−光出力特性を示す図、第７図は従来の双安定
半導体レーザの活性層のキャリア濃度と吸収（利得）係
数の関係を示す図である。 １はｐ型電極、２はp-GaAsコンタクト層、３はp-AlGaAs
光閉じ込め層、４は多重量子井戸活性層、５はn-AlGaAs
光閉じ込め層、６はn-GaAs基板、７はｎ型電極、８は利
得領域、９は吸収領域、10は回折格子、11はp-AlGaAsガ
イド層。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 亀谷 雅明 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−97386（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】第１導伝型の半導体基板と、該基板上に配
置された第１導伝型の第１の光閉じ込め層と、該第１の
光閉じ込め層上に配置された量子井戸活性層と、該量子
井戸活性層上に配置された第２導伝型の第２の光閉じ込
め層と、上記量子井戸活性層に近接して設けられた回折
格子と、上記量子井戸活性層に電流を注入する電極とを
有する双安定半導体レーザにおいて、 上記回折格子により設定される発振波長は上記量子井戸
活性層により得られる利得ピーク波長よりも短波長であ
り、共振器長方向の一部に上記電極が設けられていな
い，上記基板に垂直な方向よりスイッチング動作を行な
うための外部光が入射される非電流注入領域を備え、該
非電流注入領域において上記基板に垂直な方向より入射
する外部光によりスイッチング動作を行なうようにした
ことを特徴とする双安定半導体レーザ。 - 【請求項２】上記回折格子は上記非電流注入領域のみに
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の双安定半導体レーザ。 - 【請求項３】上記回折格子は共振器長の全長にわたって
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の双安定半導体レーザ。 - 【請求項４】横方向の光及び電流の閉じ込めにリッジ導
波路構造を用いた特許請求の範囲第１項記載の双安定半
導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213959A JPH07105559B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 双安定半導体レ−ザ |
| US07/169,472 US4888783A (en) | 1987-03-20 | 1988-03-17 | Semiconductor laser device |
| DE3844742A DE3844742C2 (de) | 1987-03-20 | 1988-03-21 | Optisches ODER- und optisches UND-Logikelement |
| DE3809440A DE3809440C2 (de) | 1987-03-20 | 1988-03-21 | Bistabiler Halbleiterlaser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213959A JPH07105559B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 双安定半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6457693A JPS6457693A (en) | 1989-03-03 |
| JPH07105559B2 true JPH07105559B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16647894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62213959A Expired - Lifetime JPH07105559B2 (ja) | 1987-03-20 | 1987-08-27 | 双安定半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105559B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3813450B2 (ja) * | 2000-02-29 | 2006-08-23 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6297386A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Nec Corp | 分布帰還型双安定半導体レ−ザ |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP62213959A patent/JPH07105559B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6457693A (en) | 1989-03-03 |
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