JPH0439985A - 光ビーム偏向器 - Google Patents
光ビーム偏向器Info
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- JPH0439985A JPH0439985A JP14680490A JP14680490A JPH0439985A JP H0439985 A JPH0439985 A JP H0439985A JP 14680490 A JP14680490 A JP 14680490A JP 14680490 A JP14680490 A JP 14680490A JP H0439985 A JPH0439985 A JP H0439985A
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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
- H01S5/06—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
-
- 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
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
- H01S5/06243—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the position or direction of the emitted beam
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- Optics & Photonics (AREA)
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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】
〔概要〕
面出対型の光ビーム偏向器に関し。
ビーム偏向の可変性を維持したまま、結合損失。
伝搬損失を補償した高性能の光ビーム偏向器を提供する
ことを目的とし。
ことを目的とし。
■）−導電型半導体基板圓上に２次以上の高次の回折格
子α力を介して順に積層されたー導電型光ガイド層（１
３９反対導電型スペーサ層α４．バンドギャップが該光
ガイド層より小さいかあるいは等しいい一導電型光増幅
層α阻−導電型りラッド層αＧを有し、該光ガイド層及
び該光増幅層に独立に電流注入を行い、入力洸を前記積
層構造の端面より入れ、出力光を該クラッド層表面より
面出射させて取り出すように構成する。
子α力を介して順に積層されたー導電型光ガイド層（１
３９反対導電型スペーサ層α４．バンドギャップが該光
ガイド層より小さいかあるいは等しいい一導電型光増幅
層α阻−導電型りラッド層αＧを有し、該光ガイド層及
び該光増幅層に独立に電流注入を行い、入力洸を前記積
層構造の端面より入れ、出力光を該クラッド層表面より
面出射させて取り出すように構成する。
２）前記光ガイド層および該光増幅層の内少なくとも１
つは多重量子井戸構造であるように構成する。
つは多重量子井戸構造であるように構成する。
本発明は面出対型の光ビーム偏向器に関する。
近年の光通信のネットワーク化にともない、光ビームを
空間的に偏向させる偏向器の実現が望まれている。
空間的に偏向させる偏向器の実現が望まれている。
偏向角可変の光ビーム偏向器はＩＸＮの空間分割型の光
スィッチや、ＮＸＮのクロスノくスイ・ソチに不可欠な
素子であり、可変でかつ損失の小さい偏向器が要望され
ている。
スィッチや、ＮＸＮのクロスノくスイ・ソチに不可欠な
素子であり、可変でかつ損失の小さい偏向器が要望され
ている。
本発明はこの要望を実現する偏向器として利用できる。
従来の偏向器としてミラーを機械的に動かす方法が知ら
れているが、この場合は光学系が大きくなり９機械的な
可動部分があることから信頼性にも問題がある。
れているが、この場合は光学系が大きくなり９機械的な
可動部分があることから信頼性にも問題がある。
このために、半導体を用いた第３図に示される構造の偏
向器が提案されている。
向器が提案されている。
第３図（ａ）、 （ｂ）は従来の半導体偏向器の断面図
と等価回路図である。
と等価回路図である。
図において、２１はｐ型（ｐ−）ＧａＡｓ基板。
２２はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、２３はノンドープ
のＧａＡｓ層、２４はｎ型（ｎ−）Ａ ｌＧａＡｓ光ガ
イド層、２５は回折格子、２６はｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層である。
のＧａＡｓ層、２４はｎ型（ｎ−）Ａ ｌＧａＡｓ光ガ
イド層、２５は回折格子、２６はｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層である。
この構造は端面より光入力を入れ、 ｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２６の表面より垂直方向に光出力を空間に放
出させるもので、出射角を変えるために電流注入により
屈折率を変えている。
クラッド層２６の表面より垂直方向に光出力を空間に放
出させるもので、出射角を変えるために電流注入により
屈折率を変えている。
上記の従来構造のものは基本的に、電流注入で屈折率を
変える場合に利得も大きく変化するため実用的でなかっ
た。
変える場合に利得も大きく変化するため実用的でなかっ
た。
本発明はビーム偏向の可変性を維持したまま。
結合損失、伝搬損失を補償した高性能の光ビーム偏向器
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
上記課題の解決は。
■）−導電型半導体基板（１１）上に２次以上の高次の
回折格子（１２）を介して順に積層された一導電型光ガ
イド層ｌ９反対導電型スペーサ層α４．バンドギャップ
が該光ガイド層より小さいかあるいは等しいい一導電型
光増幅層α９．−導電型クラ・ソド層αＧを有し、該光
ガイド層及び該光増幅層に独立に電流注入を行い、入力
光を前記積層構造の端面より入れ、出力光を該クラッド
層表面より面出対させて取り出す光ビーム偏向器、ある
いは２）前記光ガイド層及び該光増幅層の内少な（とも
１つは多重量子井戸構造であることを特徴とする前記ｌ
）記載の光ビーム偏向器により達成される。
回折格子（１２）を介して順に積層された一導電型光ガ
イド層ｌ９反対導電型スペーサ層α４．バンドギャップ
が該光ガイド層より小さいかあるいは等しいい一導電型
光増幅層α９．−導電型クラ・ソド層αＧを有し、該光
ガイド層及び該光増幅層に独立に電流注入を行い、入力
光を前記積層構造の端面より入れ、出力光を該クラッド
層表面より面出対させて取り出す光ビーム偏向器、ある
いは２）前記光ガイド層及び該光増幅層の内少な（とも
１つは多重量子井戸構造であることを特徴とする前記ｌ
）記載の光ビーム偏向器により達成される。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の原理説明図と等価回
路図である。
路図である。
図において、 １１はｐ−１ｎＰ基板。
１２は２次以上の高次の回折格子。
１３はｐ−１ｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＥｌ）光ガ
イド層。
イド層。
１４はｎ−ＩｎＰ スペーサ層。
１５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＥ２）光増
幅層。
幅層。
（Ｅｚ≦Ｅ１）。
１６はｐ−１ｎＰクラッド層である。
ここで、上記の条件Ｅ２≦Ｅ１はつぎようなの理由によ
り採用した。
り採用した。
光増幅層は入射光を増幅するものであるから。
入射光の波長λ２に対応するバンドギャップＥ２にする
。
。
一方、光ガイド層は入射光に対してできるだけ損失（光
吸収）を小さ（する必要がある。そのため光ガイド層の
バンドギャップＥ１をＥ２より十分太き（する必要があ
るが、このようにすれば電流注入による屈折率変化が少
ないため、多少光吸収は残るが入射光の波長λ２より少
し短波長側。
吸収）を小さ（する必要がある。そのため光ガイド層の
バンドギャップＥ１をＥ２より十分太き（する必要があ
るが、このようにすれば電流注入による屈折率変化が少
ないため、多少光吸収は残るが入射光の波長λ２より少
し短波長側。
すなわち入射光の波長λ２に対応するバンドギャップＥ
２より少し大きめのＥ＋に設定して屈折率変化を太き（
する。
２より少し大きめのＥ＋に設定して屈折率変化を太き（
する。
図示のように、２つの電源Ｖ、、 Ｖ、で下側の偏内部
及び上側の増幅部の注入電流を制御する。
及び上側の増幅部の注入電流を制御する。
いま、出射ビームの垂直方向からの角度をθとすると。
ｋｏｓｉｎθ＝β−Ｋ。
ただし、ｋｏ＝２π／λ。
β＝ｎ ＊ｔ＋ ｋ ｏ 、 Ｋ＝ ２ Ｍ ／ Ａ。
ここに
λ：入射光の波長
Ａ：回折格子のピッチ
に：格子ベクトルの絶対値
β：伝搬定数
ｎａ、ｔ：等偏屈折率
である。
電源ｖｌによる注入電流で、光ガイド層のバンドフィリ
ング効果、プラズマ効果で屈折率ｎ＊ｆｆが減少し、θ
を変化させることができる。
ング効果、プラズマ効果で屈折率ｎ＊ｆｆが減少し、θ
を変化させることができる。
電源ｖ２による注入電流で、光増幅層の利得を制御でき
るので、電源Ｖｌｌ Ｖ２を適当に制御することにより
、結合損失、伝搬損失を補償した高性能の光ビーム偏向
器が得られる。
るので、電源Ｖｌｌ Ｖ２を適当に制御することにより
、結合損失、伝搬損失を補償した高性能の光ビーム偏向
器が得られる。
第２図は本発明の一実施例の光ビーム偏向器を説明する
斜視図である。
斜視図である。
ここでは、光入力および光出力の波長が１．５５μｍの
光ビーム偏向、増幅器を説明する。
光ビーム偏向、増幅器を説明する。
以下、その構造を製造工程の概要とともに説明する。
図において。
まず、 ｐ−ＩｎＰ基板ｌｌ上にＡ〜５０００人の２次
の回折格子を形成する。
の回折格子を形成する。
その上に。
ｐ−１ｎＧａＡｓＰ光ガイド層
（λＰＬ−１，３μｍ、 厚さ ０．２．ｃｚｍ） １
３゜ｎ−ＩｎＰスペーサ層（厚さ０．５ μｍ）１４゜
ｐ−１ｎＧａＡｓＰ光増幅層 （λＰＬ〜１．５５μｍ、厚さ０．２μｍ ）１５゜ｐ
−１ｎＰクラッド層（厚さ０．５ μｍ） １６を成長
する。
３゜ｎ−ＩｎＰスペーサ層（厚さ０．５ μｍ）１４゜
ｐ−１ｎＧａＡｓＰ光増幅層 （λＰＬ〜１．５５μｍ、厚さ０．２μｍ ）１５゜ｐ
−１ｎＰクラッド層（厚さ０．５ μｍ） １６を成長
する。
ここで、４元化合物１ｎＧａＡｓＰの組成はフォトルミ
ネセンス波長λ、Ｌで表示した。
ネセンス波長λ、Ｌで表示した。
次に、 ＳｉＯ□膜をエツチングマスクにして３幅１．
５〜１０μｍのストライプ状にｐ−ＩｎＰ基板１１に届
くまでメサエッチングする。
５〜１０μｍのストライプ状にｐ−ＩｎＰ基板１１に届
くまでメサエッチングする。
その後、 ｎ−ＩｎＰ層１７． ｐ−１ｎＰ層１８゜ｐ
”−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１９の順に埋込成長を
行う。
”−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１９の順に埋込成長を
行う。
その後、ストライプの片側のｐ”−１ｎＧａＡｓＰコン
タクト層１９． ｐ−ＩｎＰ層１８をエツチング除去し
。
タクト層１９． ｐ−ＩｎＰ層１８をエツチング除去し
。
ｎ−１ｎＰ層１７上に電極２としてｎ電極（ＡｕＧｅ／
Ａｕ）を形成する。
Ａｕ）を形成する。
ストライプの他の側のｐ”−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層１９上に電極３としてｐ電極（ＡｕＺｎ／Ａｕ又はＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成する。
層１９上に電極３としてｐ電極（ＡｕＺｎ／Ａｕ又はＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成する。
ｐ−ＩｎＰ基板１１の裏面にも電極１としてｐ電極を形
成する。
成する。
なお、端面はＡＲ膜（ＳｉＮ膜）を被覆する。
電極１，２で光ガイド層に電流を注入し、屈折率ｎ１．
、を制御する。他方、電極３，２で光増幅層に電流を注
入し利得を制御することが可能である。
、を制御する。他方、電極３，２で光増幅層に電流を注
入し利得を制御することが可能である。
上記の実施例では、 ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ （λｐｔ
、〜１．３μｍ）光ガイド層１３． ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ （λＰＬ−１，５５μｍ）光増幅層１５に単層を
用いたが、その内の少なくとも１つに１例えば次の多重
量子井戸構造を用いてもよい。
、〜１．３μｍ）光ガイド層１３． ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ （λＰＬ−１，５５μｍ）光増幅層１５に単層を
用いたが、その内の少なくとも１つに１例えば次の多重
量子井戸構造を用いてもよい。
光ガイド層：
厚さ７０人のＩ）−ＩｎＧａＡｓＰ（λＰＬ〜１．４
μｍ ）層を１０層と。
μｍ ）層を１０層と。
厚さｉｏｏ人の叶ＩｎＰ層を９層
とを各層交互に積層する。
光増幅層：
厚さ７０人のｐ−１ｎＧａＡｓ層を１０層と。
厚さ１００人のｐ−１ｎＧａＡｓＰ（λＰＬ−１，１、
ｃｚｍ）層を９層 とを各層交互に積層する。
ｃｚｍ）層を９層 とを各層交互に積層する。
ここで９層数は３〜２０程度が望ましい。
以上説明したように本発明によれば、屈折率の変化（光
ビームの出射角の変化）と光ビームの増幅度を独立に制
御することが可能となり、従来のようにビームを偏向さ
せると出力が変化することを防ぐことが可能となる。
ビームの出射角の変化）と光ビームの増幅度を独立に制
御することが可能となり、従来のようにビームを偏向さ
せると出力が変化することを防ぐことが可能となる。
この結果、ビーム偏向の可変性を維持したまま。
結合損失、伝搬損失を補償した高性能の光ビーム偏向器
を得ることができる。
を得ることができる。
１５はｐ−１ｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＥ２）光増
幅層。
幅層。
（Ｅ２≦Ｅ１）。
１６はｐ−ＩｎＰクラッド層
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の原理説明図と等他回
路図。 第２図は本発明の一実施例の光ビーム偏向器を説明する
斜視図。 第３図（ａ）、 （ｂ）は従来の半導体偏向器の断面図
と等他回路図である。 図において。 １１はｐ−ＩｎＰ基板。 １２は２次以上の高次の回折格子。 １３はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＢ＋）光ガ
イド層。 １４はｎ−１ｎＰスペ一サ層。 （ＣＡ） （ｂ） 本発明の涼理説用図と等他回路図 第１図 実施４り弓の凛斗硯図 第 ２ 図 損づくイ列の断面図と答イ面回路日 清 ３ 閃
路図。 第２図は本発明の一実施例の光ビーム偏向器を説明する
斜視図。 第３図（ａ）、 （ｂ）は従来の半導体偏向器の断面図
と等他回路図である。 図において。 １１はｐ−ＩｎＰ基板。 １２は２次以上の高次の回折格子。 １３はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＢ＋）光ガ
イド層。 １４はｎ−１ｎＰスペ一サ層。 （ＣＡ） （ｂ） 本発明の涼理説用図と等他回路図 第１図 実施４り弓の凛斗硯図 第 ２ 図 損づくイ列の断面図と答イ面回路日 清 ３ 閃
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）一導電型半導体基板（１１）上に２次以上の高次の
回折格子（１２）を介して順に積層された一導電型光ガ
イド層（１３）、反対導電型スペーサ層（１４）、バン
ドギャップが該光ガイド層より小さいかあるいは等しい
い一導電型光増幅層（１５）、一導電型クラッド層（１
６）を有し、 該光ガイド層及び該光増幅層に独立に電流注入を行い、
入力光を前記積層構造の端面より入れ、出力光を該クラ
ッド層表面より面出射させて取り出すことを特徴とする
光ビーム偏向器。 ２）前記光ガイド層および該光増幅層の内少なくとも１
つは多重量子井戸構造であることを特徴とする請求項１
記載の光ビーム偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14680490A JPH0439985A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光ビーム偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14680490A JPH0439985A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光ビーム偏向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0439985A true JPH0439985A (ja) | 1992-02-10 |
Family
ID=15415907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14680490A Pending JPH0439985A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | 光ビーム偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0439985A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003536264A (ja) * | 2000-06-02 | 2003-12-02 | アジリティー コミュニケイションズ インコーポレイテッド | 高出力で、製造可能な抽出格子分散型ブラッグ反射器レーザー |
| US7843020B2 (en) * | 2006-09-26 | 2010-11-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | High withstand voltage transistor and manufacturing method thereof, and semiconductor device adopting high withstand voltage transistor |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP14680490A patent/JPH0439985A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003536264A (ja) * | 2000-06-02 | 2003-12-02 | アジリティー コミュニケイションズ インコーポレイテッド | 高出力で、製造可能な抽出格子分散型ブラッグ反射器レーザー |
| US7843020B2 (en) * | 2006-09-26 | 2010-11-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | High withstand voltage transistor and manufacturing method thereof, and semiconductor device adopting high withstand voltage transistor |
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