JPS61182290A - 光増幅装置及びその製造方法 - Google Patents
光増幅装置及びその製造方法Info
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- JPS61182290A JPS61182290A JP60021874A JP2187485A JPS61182290A JP S61182290 A JPS61182290 A JP S61182290A JP 60021874 A JP60021874 A JP 60021874A JP 2187485 A JP2187485 A JP 2187485A JP S61182290 A JPS61182290 A JP S61182290A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
-
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明はレーザ光等の増幅に適した半導体光増幅器に及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
半導体レーザが光通信用光源として用いられ。
光通信が発展下ると共ｌこ、長距離の伝送により減少し
た光強度を増巾するための光増巾装置の亜要性がとみに
高まってきた。一方、半導体レーザは光デイスクメモリ
の書き込み用光源として広く用いられるようｌこなって
きており、２０〜３０ｍＷのＧａＡＪＡＳレーザが用い
られている。この分野では光デイスクメモリ装置ｉの高
性能化のために、１００ｍＷ以上のより高出力の半導体
レーザが必要とされている。しかしながら、１個のレー
ザで、高出力と同時に、元ディスクに書き込みが可能な
程度に良好な横モード特性を満足することは靜しく、低
出力のレーザ光を光増巾器等を用いて高出力化すること
が必要とされる番こ至っている。
た光強度を増巾するための光増巾装置の亜要性がとみに
高まってきた。一方、半導体レーザは光デイスクメモリ
の書き込み用光源として広く用いられるようｌこなって
きており、２０〜３０ｍＷのＧａＡＪＡＳレーザが用い
られている。この分野では光デイスクメモリ装置ｉの高
性能化のために、１００ｍＷ以上のより高出力の半導体
レーザが必要とされている。しかしながら、１個のレー
ザで、高出力と同時に、元ディスクに書き込みが可能な
程度に良好な横モード特性を満足することは靜しく、低
出力のレーザ光を光増巾器等を用いて高出力化すること
が必要とされる番こ至っている。
ところで従来の光増巾器は半導体レーザとほとんど同様
すなわち、半導体レーザの共振器をそのまま利用し、単
に端面の実効的な反射率を低下せしめるようにし、増幅
効果は残すものの、帰還効果を小さくシ、レーザ発振し
ないようにし、光増巾器として用いるような形態をして
おり、はとんど半導体レーザと同一のものであって、高
出力、すなわち、増巾利得が大きくばった時の良好な低
仄横モードの確保が難しく、また、導波路ｌｌＩ造をし
ているために、導波路中活性層の自然放出光が導波路中
を伝播し放出されるために、雑音が極めて尚りするなど
の間趙があった。
すなわち、半導体レーザの共振器をそのまま利用し、単
に端面の実効的な反射率を低下せしめるようにし、増幅
効果は残すものの、帰還効果を小さくシ、レーザ発振し
ないようにし、光増巾器として用いるような形態をして
おり、はとんど半導体レーザと同一のものであって、高
出力、すなわち、増巾利得が大きくばった時の良好な低
仄横モードの確保が難しく、また、導波路ｌｌＩ造をし
ているために、導波路中活性層の自然放出光が導波路中
を伝播し放出されるために、雑音が極めて尚りするなど
の間趙があった。
本発明は従来の上記問題に鑑みなされたもので、高出力
時にも安定な横モードを確保下ることができ、また、低
雑音である光増巾器を提供下ること、および、その製造
方法を提供することを目的とする。
時にも安定な横モードを確保下ることができ、また、低
雑音である光増巾器を提供下ること、および、その製造
方法を提供することを目的とする。
本発明の光増巾器は活性層を含む半導体層と透明な平板
体とを交互にＰ＃層することによって構成したことを特
徴とする光増巾装置であって、活性＃ｊを含む半導体は
ｐｎ接合を含むものとし、注入電流により活性層を励起
し利得を生じせしめるものであり、また、こうした光増
巾装置を活性層を含む半導体と透明な平板体とを密着接
合させることｌこよって製造するものである。
体とを交互にＰ＃層することによって構成したことを特
徴とする光増巾装置であって、活性＃ｊを含む半導体は
ｐｎ接合を含むものとし、注入電流により活性層を励起
し利得を生じせしめるものであり、また、こうした光増
巾装置を活性層を含む半導体と透明な平板体とを密着接
合させることｌこよって製造するものである。
本発明の光増巾器は従来のように光導波路を構成し、光
導波路を伝ばんする光を増巾するようにしたものでない
。したがって、光増巾器の光軸方向の断面積を充分大き
くとるようにし、入射するレーザ光（コヒーレント光）
を空間的ｌこ充分広げ、単位断面積あたりの光密度を充
分低下させることができるようになるため、光出力が増
加しても、利得のホールバーニングといった減少が発生
することがすく、横モード変化を起こさせないで丁ませ
ることができる。また、導波路が形成されていないため
、光増巾器の活性層で発生して自然放出光は広い角度に
広かり、コヒーレント光と同一方向ｌこ進む成分は極め
て小さく ｒｊす、光増巾器の前段で発生した光がそれ
以降の後段で増巾される効果も小さくなり、雑音は著し
く小さいものができる。
導波路を伝ばんする光を増巾するようにしたものでない
。したがって、光増巾器の光軸方向の断面積を充分大き
くとるようにし、入射するレーザ光（コヒーレント光）
を空間的ｌこ充分広げ、単位断面積あたりの光密度を充
分低下させることができるようになるため、光出力が増
加しても、利得のホールバーニングといった減少が発生
することがすく、横モード変化を起こさせないで丁ませ
ることができる。また、導波路が形成されていないため
、光増巾器の活性層で発生して自然放出光は広い角度に
広かり、コヒーレント光と同一方向ｌこ進む成分は極め
て小さく ｒｊす、光増巾器の前段で発生した光がそれ
以降の後段で増巾される効果も小さくなり、雑音は著し
く小さいものができる。
かかる光増巾器で問題となるのは光導波路を用いていな
いために、単位活性層あたりの励起キャリアから光への
エネルギー変換効率が悪くなるため、一定の利得を生じ
せるためには光増巾器としては導波路型に対し、美大な
入力が余分に必要となるためである。したがって、この
種の光増巾器では発生する大量の熱をいかに効率良く除
去することが必要となる。
いために、単位活性層あたりの励起キャリアから光への
エネルギー変換効率が悪くなるため、一定の利得を生じ
せるためには光増巾器としては導波路型に対し、美大な
入力が余分に必要となるためである。したがって、この
種の光増巾器では発生する大量の熱をいかに効率良く除
去することが必要となる。
しかし本発明によれば、活性を−を含む半導体と活性層
の発光と対し透明な平板体とを交互に積層し、平板体を
通して熱を放散させるようにし、利得を光軸に対し、縦
続接続するようにした構造としているため発生した熱を
有効に放散させることができる。
の発光と対し透明な平板体とを交互に積層し、平板体を
通して熱を放散させるようにし、利得を光軸に対し、縦
続接続するようにした構造としているため発生した熱を
有効に放散させることができる。
第１図はＧ ａ Ａ ／ Ａ ｓレーザの発光波長であ
る０、８３μｍの波長に対する光増巾器に本発明を適用
した例である。ここで、活性層を含む半導体はＧａｏ、
、。
る０、８３μｍの波長に対する光増巾器に本発明を適用
した例である。ここで、活性層を含む半導体はＧａｏ、
、。
ＡＪｏ−１１Ａ８１，３を活性層とし、これをｐ−Ｇａ
０．、。
０．、。
”。１ｗＡ ８１’２とｎ −Ｇ ａ６ｎ ６＠ Ａ
Ｊｏｒｓ−ｓＡ ８１１とではさんだいわゆるダブルへ
テロ構造をした平板結晶である。それぞれの平板結晶は
低抵抗０型Ｇ ａ Ｐ結晶１４ｐ型Ｇ ａ Ｐ結晶１５
ではさみ込まれている。
Ｊｏｒｓ−ｓＡ ８１１とではさんだいわゆるダブルへ
テロ構造をした平板結晶である。それぞれの平板結晶は
低抵抗０型Ｇ ａ Ｐ結晶１４ｐ型Ｇ ａ Ｐ結晶１５
ではさみ込まれている。
この光増巾器の場合、レーザ光（増巾すべき光）はｐｎ
接合面に垂直な方向から入射させる。上記活性層の組成
の場合、８１０ｎｍ〜８２０口ｍの波長範囲で充分な利
得を有する。活性層を１回通過す゛る際、丁なわち、１
段あたり得られる利得は１０−！〜１０−１である。こ
の時各段の活性層には２〜２０Ａの電流を流す必要があ
る。また、増巾作用をＭする領域の大きさは５００μｍ
φとした。
接合面に垂直な方向から入射させる。上記活性層の組成
の場合、８１０ｎｍ〜８２０口ｍの波長範囲で充分な利
得を有する。活性層を１回通過す゛る際、丁なわち、１
段あたり得られる利得は１０−！〜１０−１である。こ
の時各段の活性層には２〜２０Ａの電流を流す必要があ
る。また、増巾作用をＭする領域の大きさは５００μｍ
φとした。
第１図に示した実施例の光増巾器は次の製法により作成
した。まず、鏡面に仕上げたｎ型ＧａＡＳ基面上ｆこ厚
さ５μｍの１ｌ−Ｇａｏ−ａＡＪｏ−ａＡｓ智、厚さ１
μｍのＴ’−”ｏ−５ｓＡ／６．１１Ａｓ活性層、厚み
５μｍのｐ−Ｇ ａｏ、、Ａ Ｉｏ、 ６Ａ ｓ Ｑｌ
’ｆｔ良く知られたＭＯＣｖＤ成長法によりエピタキ
シャル成長せしめる。次に表面に厚さ５μｍｔｏ−ｃｍ
−”程度Ｚｎを拡散せしめ、両面を鋳面に仕上げた厚さ
５０μｍの低抵抗ｐ −Ｇ ａ Ｐ基板結晶に上記ダブ
ルへテロ構造をエピタキシャル成長したＧ１１Ａ８基板
をエピタキシャル成長層ヲｐ−Ｇ ａ Ｐ基板側ｔこし
、密着接合せしめた。
した。まず、鏡面に仕上げたｎ型ＧａＡＳ基面上ｆこ厚
さ５μｍの１ｌ−Ｇａｏ−ａＡＪｏ−ａＡｓ智、厚さ１
μｍのＴ’−”ｏ−５ｓＡ／６．１１Ａｓ活性層、厚み
５μｍのｐ−Ｇ ａｏ、、Ａ Ｉｏ、 ６Ａ ｓ Ｑｌ
’ｆｔ良く知られたＭＯＣｖＤ成長法によりエピタキ
シャル成長せしめる。次に表面に厚さ５μｍｔｏ−ｃｍ
−”程度Ｚｎを拡散せしめ、両面を鋳面に仕上げた厚さ
５０μｍの低抵抗ｐ −Ｇ ａ Ｐ基板結晶に上記ダブ
ルへテロ構造をエピタキシャル成長したＧ１１Ａ８基板
をエピタキシャル成長層ヲｐ−Ｇ ａ Ｐ基板側ｔこし
、密着接合せしめた。
この密着接合は本発明の場合ζこは極めて重要な工程と
ｒ（る。すなわち、本実施例の場合、大成流が活性１→
に注入されるために発生した熱をいかに効率良く放散さ
せ、活性１豪ｆＡ度上昇を低く仰えるかが重要な問題と
なる。し１こかつて、上記実施例の場合、エピタキシャ
ル成長１藷とＧａＰ基板とを非常ζこ良く密着せしめ熱
伝導を良くすることが不ｐ■欠となる。こうした密着接
合は、以下のような工程で行った。
ｒ（る。すなわち、本実施例の場合、大成流が活性１→
に注入されるために発生した熱をいかに効率良く放散さ
せ、活性１豪ｆＡ度上昇を低く仰えるかが重要な問題と
なる。し１こかつて、上記実施例の場合、エピタキシャ
ル成長１藷とＧａＰ基板とを非常ζこ良く密着せしめ熱
伝導を良くすることが不ｐ■欠となる。こうした密着接
合は、以下のような工程で行った。
まず接合下べきエピタキシャル成長表面および（］ａＰ
基板表面を表面粗さ５００Ａ以下の精度に仕上げた
ものを、Ｈ，、ｏ、 ＋Ｈ，８０，によりわずかにエツ
チングし、次に清浄ｆイ水で数分程度水洗し、室温でス
ピナー処理し、脱水下る。この際、１００℃以上に加熱
乾燥しｒ？いことが重要である。この後、例えばクラス
１以下の清浄雰囲気中で、前記ダブルへテロエピタキシ
ャル成長したＧａＡｓ基板２枚をＧａＰ基板の両面に密
着接合する。このように接合したウェハを水素雰囲気中
、７００℃で２時間熱処理下る。次に、ｐ−ＧａＰ基板
に密層接着せしめたエピタキシャル成長したＧ ａ Ａ
８基板の基板部分Ｅ Ｎ Ｈ４０Ｈ＋Ｈ！ ０ ＊
系エッチャントに、より選択的にエツチング除去し、さ
らに低抵抗ローＧａＰ１板の両側に上記と同様な方法に
よりエピタキシャル成長面を密着接着せしめる。
基板表面を表面粗さ５００Ａ以下の精度に仕上げた
ものを、Ｈ，、ｏ、 ＋Ｈ，８０，によりわずかにエツ
チングし、次に清浄ｆイ水で数分程度水洗し、室温でス
ピナー処理し、脱水下る。この際、１００℃以上に加熱
乾燥しｒ？いことが重要である。この後、例えばクラス
１以下の清浄雰囲気中で、前記ダブルへテロエピタキシ
ャル成長したＧａＡｓ基板２枚をＧａＰ基板の両面に密
着接合する。このように接合したウェハを水素雰囲気中
、７００℃で２時間熱処理下る。次に、ｐ−ＧａＰ基板
に密層接着せしめたエピタキシャル成長したＧ ａ Ａ
８基板の基板部分Ｅ Ｎ Ｈ４０Ｈ＋Ｈ！ ０ ＊
系エッチャントに、より選択的にエツチング除去し、さ
らに低抵抗ローＧａＰ１板の両側に上記と同様な方法に
よりエピタキシャル成長面を密着接着せしめる。
上記方法により製作された５０個の活性層を積層した実
施例の光増巾器のｎ−ＧａＰＢよびｐ −Ｇ ａ Ｐ基
板部分にｎおよびｐの電極金属をそれぞれ蒸着し、更に
ヒートシンク上にマウントし、各電極間ｌこ１，６Ｖ、
５Ａの電流を注入し、長焦点のレンズを用いて約２００
μｍ径のビームに絞った波長８１５ｎｍの３０ｍＷのレ
ーザ光を光増幅器に注入したところ、８０ｍＷに増幅さ
れた光が得られた。光増幅器に入射するレーザ光のモー
ドパターンに応じて線形線良く増巾された光が得られる
ようになった。これは導波路型でないディスク型光増幅
器の特徴といえる。
施例の光増巾器のｎ−ＧａＰＢよびｐ −Ｇ ａ Ｐ基
板部分にｎおよびｐの電極金属をそれぞれ蒸着し、更に
ヒートシンク上にマウントし、各電極間ｌこ１，６Ｖ、
５Ａの電流を注入し、長焦点のレンズを用いて約２００
μｍ径のビームに絞った波長８１５ｎｍの３０ｍＷのレ
ーザ光を光増幅器に注入したところ、８０ｍＷに増幅さ
れた光が得られた。光増幅器に入射するレーザ光のモー
ドパターンに応じて線形線良く増巾された光が得られる
ようになった。これは導波路型でないディスク型光増幅
器の特徴といえる。
本発明はＧａＡＪＡｓを用いた光増幅器の場合だけでな
く種々の半導体材料を用いて光増幅器を構成することが
できる。例えばＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ８ Ｐ を活性層
を含む半導体として用い、ＩｎＰやＧａＡＳ’＆活性１
を含む半導体層として用いることもできる。また活性層
を含む半導体層をはさむ平板体に■−■族の化合物半導
体材料だけですく、熱伝導性の良い５ｔｃｒ、ｚどを用
いても良い。また、活性層を含む半導体層をはさむ平板
体は放熱と電流注入のための導′醒層としての両方の機
能を持たせる必要はなく、熱伝導性の良い例えばダイヤ
モンド等の絶縁物とし、電流を活性１を含む半導体層に
供給するところの導電層としては別に設けても良い。
く種々の半導体材料を用いて光増幅器を構成することが
できる。例えばＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ８ Ｐ を活性層
を含む半導体として用い、ＩｎＰやＧａＡＳ’＆活性１
を含む半導体層として用いることもできる。また活性層
を含む半導体層をはさむ平板体に■−■族の化合物半導
体材料だけですく、熱伝導性の良い５ｔｃｒ、ｚどを用
いても良い。また、活性層を含む半導体層をはさむ平板
体は放熱と電流注入のための導′醒層としての両方の機
能を持たせる必要はなく、熱伝導性の良い例えばダイヤ
モンド等の絶縁物とし、電流を活性１を含む半導体層に
供給するところの導電層としては別に設けても良い。
第１図は本発明の一実施例を示す図である。
１１−−− ｎ−Ｇａｏ、６．ＡＡ’（、、、、Ａｓ
ｉｆｉ、１２−Ｐ −ｏａＯ−６ｆｆＡＡ’０．８ｓＡ
ｓ ＩＩ、１３− Ｇ ａ（１＊Ｂ＠ Ａ ｊｌｏ−ｎ
Ａ ’活性層、１４ ・・ｎ −ＧａＰｔ１ｉ、ｌ ５
・・・ｐ−ＧａＰ層。 代理人弁理士 則 近 憲 佑（ばか１名）第 １
図
ｉｆｉ、１２−Ｐ −ｏａＯ−６ｆｆＡＡ’０．８ｓＡ
ｓ ＩＩ、１３− Ｇ ａ（１＊Ｂ＠ Ａ ｊｌｏ−ｎ
Ａ ’活性層、１４ ・・ｎ −ＧａＰｔ１ｉ、ｌ ５
・・・ｐ−ＧａＰ層。 代理人弁理士 則 近 憲 佑（ばか１名）第 １
図
Claims (3)
- （１）本質的には平板なる半導体と、該半導体結晶の発
光波長に対し透明なる平板体とを交互に密着接合してな
ることを特徴とする光増巾装置。 - （２）半導体はｐｎ接合を有し、電流注入により励起さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光増
巾装置。 - （３）平板なる半導体と該半導体結晶の発光波長に対し
透明なる平板体とを清浄雰囲気化での密着させ、引き続
き熱処理を施すことによって接合することを特徴とする
光増巾装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187485A JPH0638534B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 光増幅装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187485A JPH0638534B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 光増幅装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61182290A true JPS61182290A (ja) | 1986-08-14 |
| JPH0638534B2 JPH0638534B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=12067271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2187485A Expired - Lifetime JPH0638534B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 光増幅装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638534B2 (ja) |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP2187485A patent/JPH0638534B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0638534B2 (ja) | 1994-05-18 |
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