JP2003008148A - 異質インターサブバンド（ｈｉｓｂ）光デバイス - Google Patents
異質インターサブバンド（ｈｉｓｂ）光デバイスInfo
- Publication number
- JP2003008148A JP2003008148A JP2002035179A JP2002035179A JP2003008148A JP 2003008148 A JP2003008148 A JP 2003008148A JP 2002035179 A JP2002035179 A JP 2002035179A JP 2002035179 A JP2002035179 A JP 2002035179A JP 2003008148 A JP2003008148 A JP 2003008148A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- hisb
- optical device
- loss
- profile
- 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.)
- Granted
Links
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
- H01S5/30—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
- H01S5/3401—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 having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
- H01S5/3402—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 having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers intersubband lasers, e.g. transitions within the conduction or valence bands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
-
- 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
- H01S5/30—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
- H01S5/3422—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 comprising type-II quantum wells or superlattices
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利得／損失プロファイルを設計可能な異質カ
スケードを有するインターサブバンド光デバイスを提供
する。 【解決手段】 本発明の光デバイスは、少なくとも２個
の異なるＩＳＢサブデバイスのスタックを包含し、各Ｉ
ＳＢサブデバイスの利得／損失プロファイルは、この組
合せのための所定の全機能を生成するために、互いに適
合させるか又は設計される。多数の異なる波長でピーク
を有する利得プロファイルを設計することができ、利得
プロファイルは、所定の波長範囲の全域にわたって比較
的平坦であるように設計することもでき、別のデバイス
の特性を補正する機能を生成するために使用することも
でき、別のデバイスの損失プロファイルを補正する利得
プロファイルを有するように設計することもでき、更
に、利得／損失プロファイルは、別のデバイス（例え
ば、光ファイバ）の屈折率を補正する本発明のデバイス
における非線形屈折率プロファイルを生成するように設
計することもできる。
スケードを有するインターサブバンド光デバイスを提供
する。 【解決手段】 本発明の光デバイスは、少なくとも２個
の異なるＩＳＢサブデバイスのスタックを包含し、各Ｉ
ＳＢサブデバイスの利得／損失プロファイルは、この組
合せのための所定の全機能を生成するために、互いに適
合させるか又は設計される。多数の異なる波長でピーク
を有する利得プロファイルを設計することができ、利得
プロファイルは、所定の波長範囲の全域にわたって比較
的平坦であるように設計することもでき、別のデバイス
の特性を補正する機能を生成するために使用することも
でき、別のデバイスの損失プロファイルを補正する利得
プロファイルを有するように設計することもでき、更
に、利得／損失プロファイルは、別のデバイス（例え
ば、光ファイバ）の屈折率を補正する本発明のデバイス
における非線形屈折率プロファイルを生成するように設
計することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に、インター
サブバンド（ＩＳＢ）光デバイスに関する。更に詳細に
は、本発明は所定の機能又は特性を有する光デバイスを
実現するために、ＩＳＢ光デバイスの利得／損失プロフ
ァイルを設計することに関する。
サブバンド（ＩＳＢ）光デバイスに関する。更に詳細に
は、本発明は所定の機能又は特性を有する光デバイスを
実現するために、ＩＳＢ光デバイスの利得／損失プロフ
ァイルを設計することに関する。
【０００２】
【従来の技術】「ＩＳＢ光デバイス」という用語は、発
光器（例えば、レーザ、自発発光器など）の他に、吸光
器（例えば、光検出器など）も包含する。従って、ＩＳ
Ｂ発光器は例えば、C. Gmachl et al., Appl. Phys. Le
tt., Vol.73, No.26, pp.3830-3832(Dec. 1998)に記載
されたタイプの単一ステージカスケード型デバイスを含
むこともできる。ＩＳＢ発光器は、F. Capasso et al.,
Solid State Communications, Vol.102, No.2-3, pp.2
31-236 (1997)及びJ. Faist et al., Science, Vol.26
4, pp.553-556 (1994)に記載されたタイプの多ステージ
カスケード型デバイス、すなわち、多数の概ね同一のリ
ピートユニット（又は活性領域）を有する量子カスケー
ド（ＱＣ）デバイスも包含する。各活性領域は、多数の
概ね同一の放射遷移（ＲＴ）領域と、このＲＴ領域によ
りインターリーブされた多数の概ね同一の注入／緩和
（Ｉ／Ｒ）領域を有する。障壁領域によりインターリー
ブされた量子井戸領域を含むＲＴ領域とＩ／Ｒ領域は各
々、多数の半導体層から構成されている。各Ｉ／Ｒ領域
の複数層のうちの少なくとも幾つかの層はドープされて
いるが、何れの場合も、Ｉ／Ｒ領域及びＲＴ領域は単極
性である。更に、ＩＳＢ活性領域という用語は、対角放
射（すなわち、光学）遷移と垂直光学繊維の両方を包含
する意味で使用されている。対角遷移は、上部及び下部
エネルギーレベル間の光学遷移又は、これらのレベルに
対応する波動関数（平方モジュラス）が全リピートユニ
ット用の同じＲＴ領域の異なる量子井戸に概ね局在化さ
れている状態を含む。このことは米国特許第５４５７７
０９号明細書に記載されている。これに対して、垂直遷
移の場合、励起状態及び低エネルギー状態は両方とも全
リピートユニット用の単一ＲＴ領域の同じ量子井戸内に
概ね局在化される。このことは米国特許第５５０９０２
５号明細書に記載されている。両方のタイプの遷移につ
いては、F. Capassoらの前掲書にも記載されている。F.
Capassoらの前掲書及び米国特許第５５０９０２５号明
細書は、垂直遷移ＱＣレーザのＩ／Ｒ領域は、励起状態
における電子のための有効なブラッグ(Bragg)リフレク
ターを形成し、かつ、低エネルギー状態からのスイフト
電子のエスケープを確実にするために、ミニバンドとこ
のミニバンド間のミニギャップとを包含できることを指
摘している。
光器（例えば、レーザ、自発発光器など）の他に、吸光
器（例えば、光検出器など）も包含する。従って、ＩＳ
Ｂ発光器は例えば、C. Gmachl et al., Appl. Phys. Le
tt., Vol.73, No.26, pp.3830-3832(Dec. 1998)に記載
されたタイプの単一ステージカスケード型デバイスを含
むこともできる。ＩＳＢ発光器は、F. Capasso et al.,
Solid State Communications, Vol.102, No.2-3, pp.2
31-236 (1997)及びJ. Faist et al., Science, Vol.26
4, pp.553-556 (1994)に記載されたタイプの多ステージ
カスケード型デバイス、すなわち、多数の概ね同一のリ
ピートユニット（又は活性領域）を有する量子カスケー
ド（ＱＣ）デバイスも包含する。各活性領域は、多数の
概ね同一の放射遷移（ＲＴ）領域と、このＲＴ領域によ
りインターリーブされた多数の概ね同一の注入／緩和
（Ｉ／Ｒ）領域を有する。障壁領域によりインターリー
ブされた量子井戸領域を含むＲＴ領域とＩ／Ｒ領域は各
々、多数の半導体層から構成されている。各Ｉ／Ｒ領域
の複数層のうちの少なくとも幾つかの層はドープされて
いるが、何れの場合も、Ｉ／Ｒ領域及びＲＴ領域は単極
性である。更に、ＩＳＢ活性領域という用語は、対角放
射（すなわち、光学）遷移と垂直光学繊維の両方を包含
する意味で使用されている。対角遷移は、上部及び下部
エネルギーレベル間の光学遷移又は、これらのレベルに
対応する波動関数（平方モジュラス）が全リピートユニ
ット用の同じＲＴ領域の異なる量子井戸に概ね局在化さ
れている状態を含む。このことは米国特許第５４５７７
０９号明細書に記載されている。これに対して、垂直遷
移の場合、励起状態及び低エネルギー状態は両方とも全
リピートユニット用の単一ＲＴ領域の同じ量子井戸内に
概ね局在化される。このことは米国特許第５５０９０２
５号明細書に記載されている。両方のタイプの遷移につ
いては、F. Capassoらの前掲書にも記載されている。F.
Capassoらの前掲書及び米国特許第５５０９０２５号明
細書は、垂直遷移ＱＣレーザのＩ／Ｒ領域は、励起状態
における電子のための有効なブラッグ(Bragg)リフレク
ターを形成し、かつ、低エネルギー状態からのスイフト
電子のエスケープを確実にするために、ミニバンドとこ
のミニバンド間のミニギャップとを包含できることを指
摘している。
【０００３】更に、前記の論文に記載されているよう
に、ソースは単一の中心波長で動作するように設計する
こともできるし、又は例えば、A. Tredicucci et al.,
Nature, Vol.396, pp.350-353 (Nov. 1998)及び米国特
許第６１４８０１２号明細書に記載されているように、
多重波長で動作することもできる。
に、ソースは単一の中心波長で動作するように設計する
こともできるし、又は例えば、A. Tredicucci et al.,
Nature, Vol.396, pp.350-353 (Nov. 1998)及び米国特
許第６１４８０１２号明細書に記載されているように、
多重波長で動作することもできる。
【０００４】更に別のタイプのＩＳＢ光デバイスは、超
格子（ＳＬ）レーザとして公知である。このレーザで
は、レーザレベルの波動関数は各ＲＴ領域内の多数の量
子井戸上に広げられる。レーザ動作は、内部ミニバンド
トンネル作用による単極性注入による行われる。このこ
とは、G. Scamarcio et al., SCIENCE, Vol.276, pp.77
3-776 (May 1997)に記載されている。このＳＬは、A. T
redicucci et al., Appl. Phys. Lett., Vol.73, No.1
5, pp.3101-3103 (Oct. 1998)及び米国特許第６０５５
２５４号明細書に記載されているように、予備バイアス
されている。
格子（ＳＬ）レーザとして公知である。このレーザで
は、レーザレベルの波動関数は各ＲＴ領域内の多数の量
子井戸上に広げられる。レーザ動作は、内部ミニバンド
トンネル作用による単極性注入による行われる。このこ
とは、G. Scamarcio et al., SCIENCE, Vol.276, pp.77
3-776 (May 1997)に記載されている。このＳＬは、A. T
redicucci et al., Appl. Phys. Lett., Vol.73, No.1
5, pp.3101-3103 (Oct. 1998)及び米国特許第６０５５
２５４号明細書に記載されているように、予備バイアス
されている。
【０００５】前記のＩＳＢデバイスの特徴の一つは、カ
スケーディングスキームであり、このスキームでは、電
子は非常に多数（例えば、３００〜１０００個）の概ね
同じ活性領域のスタックをトラバースする。前記のよう
に、従来技術では、カスケードの全てのステージ（すな
わち、全てのリピートユニット）は互いに概ね同一であ
る。この明細書では、このようなデバイスを、同質カス
ケードを有するデバイスと呼ぶ。同質カスケードに基づ
くレーザは低閾値電流、高平均出力及び大きなスロープ
効率を示すが、現在まで、このようなレーザは、狭周波
数帯域発光器、例えば、中赤外線レーザとして機能する
ような用途に限定されている。
スケーディングスキームであり、このスキームでは、電
子は非常に多数（例えば、３００〜１０００個）の概ね
同じ活性領域のスタックをトラバースする。前記のよう
に、従来技術では、カスケードの全てのステージ（すな
わち、全てのリピートユニット）は互いに概ね同一であ
る。この明細書では、このようなデバイスを、同質カス
ケードを有するデバイスと呼ぶ。同質カスケードに基づ
くレーザは低閾値電流、高平均出力及び大きなスロープ
効率を示すが、現在まで、このようなレーザは、狭周波
数帯域発光器、例えば、中赤外線レーザとして機能する
ような用途に限定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、ＩＳＢデバイ
スの能力を一層完全に活用する方法の開発が求められて
いる。特に、広範な用途を満たすための概ね任意の利得
／損失プロファイルを生成するためにＩＳＢデバイスを
使用可能にする方法の開発が求められている。
スの能力を一層完全に活用する方法の開発が求められて
いる。特に、広範な用途を満たすための概ね任意の利得
／損失プロファイルを生成するためにＩＳＢデバイスを
使用可能にする方法の開発が求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による光デバイス
は、少なくとも２個の異なるＩＳＢサブデバイスのスタ
ックを包含する。このスタックでは、各ＩＳＢサブデバ
イスの利得／損失プロファイルは、この組合せのための
所定の全機能を生成するために、互いに適合させるか又
は設計される。全ての各ＩＳＢサブデバイスが互いに同
一であるということはないので、本明細書では、この組
合せデバイスを異質であると定義する。従って、以下、
これをＨＩＳＢデバイスと呼ぶ。例えば、この設計プロ
セスを施用可能である個々のＩＳＢサブデバイスのパラ
メータは、各ＲＴ領域に関連するＩＳＢ光学遷移（放
射又は吸収）のピークエネルギー、スタック内の各サ
ブデバイスの位置、これらＩＳＢ遷移の発振強度、
各遷移のエネルギー帯域幅及び各ＩＳＢサブデバイス
のＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長などである。或る実施態様
では、本発明の方法は、多数の異なる波長でピークを有
する利得プロファイルを設計するために使用できる。従
って、各ＩＳＢサブデバイスがその特定のデザインのた
めの適切な電界強度を経験するために印加電界がそれ自
体で自己比例するような多波長ＨＩＳＢ光学ソースを実
現できる。別法として、利得プロファイルは、所定の波
長範囲の全域にわたって比較的フラットであるように設
計することもできる。別の実施態様では、本発明の方法
は別のデバイスの特性を補正する機能を生成するために
使用することもできる。例えば、本発明のＨＩＳＢデバ
イスは、別のデバイスの損失プロファイルを補正する利
得プロファイルを有するように設計することができる。
別法として、利得／損失プロファイルは、別のデバイス
（例えば、光ファイバ）の屈折率を補正する本発明のデ
バイスにおける非線形屈折率プロファイルを生成するよ
うに設計することもできる。
は、少なくとも２個の異なるＩＳＢサブデバイスのスタ
ックを包含する。このスタックでは、各ＩＳＢサブデバ
イスの利得／損失プロファイルは、この組合せのための
所定の全機能を生成するために、互いに適合させるか又
は設計される。全ての各ＩＳＢサブデバイスが互いに同
一であるということはないので、本明細書では、この組
合せデバイスを異質であると定義する。従って、以下、
これをＨＩＳＢデバイスと呼ぶ。例えば、この設計プロ
セスを施用可能である個々のＩＳＢサブデバイスのパラ
メータは、各ＲＴ領域に関連するＩＳＢ光学遷移（放
射又は吸収）のピークエネルギー、スタック内の各サ
ブデバイスの位置、これらＩＳＢ遷移の発振強度、
各遷移のエネルギー帯域幅及び各ＩＳＢサブデバイス
のＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長などである。或る実施態様
では、本発明の方法は、多数の異なる波長でピークを有
する利得プロファイルを設計するために使用できる。従
って、各ＩＳＢサブデバイスがその特定のデザインのた
めの適切な電界強度を経験するために印加電界がそれ自
体で自己比例するような多波長ＨＩＳＢ光学ソースを実
現できる。別法として、利得プロファイルは、所定の波
長範囲の全域にわたって比較的フラットであるように設
計することもできる。別の実施態様では、本発明の方法
は別のデバイスの特性を補正する機能を生成するために
使用することもできる。例えば、本発明のＨＩＳＢデバ
イスは、別のデバイスの損失プロファイルを補正する利
得プロファイルを有するように設計することができる。
別法として、利得／損失プロファイルは、別のデバイス
（例えば、光ファイバ）の屈折率を補正する本発明のデ
バイスにおける非線形屈折率プロファイルを生成するよ
うに設計することもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
のＨＩＳＢ光デバイスについて具体的に説明する。説明
の便宜上、図１〜３及び５と図９の挿入図（ａ）及び
（ｂ）は寸法通りには作図されていない。更に、図４，
７及び８の特性図における縦軸には「任意単位」という
表示が付されているが、これらはｃｍ−１に比例する。
のＨＩＳＢ光デバイスについて具体的に説明する。説明
の便宜上、図１〜３及び５と図９の挿入図（ａ）及び
（ｂ）は寸法通りには作図されていない。更に、図４，
７及び８の特性図における縦軸には「任意単位」という
表示が付されているが、これらはｃｍ−１に比例する。
【０００９】同質ＩＳＢデバイスの一般的構造
図１は従来技術の同質ＩＳＢ半導体発光器（例えば、Ｑ
Ｃレーザ）１０の部分概要断面図である。同質ＩＳＢ半
導体発光器１０は、上部クラッド領域１６と下部クラッ
ド領域１２との間に挟み込まれたコア領域１４を有す
る。コア領域１４はレーザの活性領域を包含する。ま
た、活性領域は、多数の概ね同一のリピートユニット又
はステージを包含する。このため、このデバイス全体を
同質と呼ぶ。代表的なデザインでは、各ステージは１個
の放射遷移（ＲＴ）領域と、隣接する注入／緩和（Ｉ／
Ｒ）領域を有する。全てのステージは互いに概ね同一で
ある。
Ｃレーザ）１０の部分概要断面図である。同質ＩＳＢ半
導体発光器１０は、上部クラッド領域１６と下部クラッ
ド領域１２との間に挟み込まれたコア領域１４を有す
る。コア領域１４はレーザの活性領域を包含する。ま
た、活性領域は、多数の概ね同一のリピートユニット又
はステージを包含する。このため、このデバイス全体を
同質と呼ぶ。代表的なデザインでは、各ステージは１個
の放射遷移（ＲＴ）領域と、隣接する注入／緩和（Ｉ／
Ｒ）領域を有する。全てのステージは互いに概ね同一で
ある。
【００１０】「ＩＳＢ」という用語は、一般的に、ＲＴ
及びＩ／Ｒ領域内で起こる光学的及び電子的遷移の周知
の単極特性を意味する。
及びＩ／Ｒ領域内で起こる光学的及び電子的遷移の周知
の単極特性を意味する。
【００１１】一般的に、発光器の様々な層が形成される
基板は下部クラッド層として機能する。別法として、基
板と分離された下部クラッド層を、基板とコア領域との
間に形成することもできる。上部クラッド領域１６及び
コア領域１４は例えば、リッジ導波路レーザ構造などで
一般的なメサ型又は台形型などの形状に成形される。メ
サは、図示されているように、コア領域１４の底部又は
底部付近で停止されるまで深くエッチングするか、又
は、メサが上部クラッド領域だけを通して延びるようい
ん、浅くエッチングすることができる。
基板は下部クラッド層として機能する。別法として、基
板と分離された下部クラッド層を、基板とコア領域との
間に形成することもできる。上部クラッド領域１６及び
コア領域１４は例えば、リッジ導波路レーザ構造などで
一般的なメサ型又は台形型などの形状に成形される。メ
サは、図示されているように、コア領域１４の底部又は
底部付近で停止されるまで深くエッチングするか、又
は、メサが上部クラッド領域だけを通して延びるようい
ん、浅くエッチングすることができる。
【００１２】何れの場合も、電気的絶縁層１８（例え
ば、Ｓｉ３Ｎ４又はＳｉＯ２）はデバイスの最上部に形
成され、メサの頂部の一部分を露出する開口部を形成す
るためにパターン付けされる。別法として、絶縁層１８
は、米国特許出願第０９／６１１８８６号明細書（２０
００年７月７日出願）に記載されたタイプのカルコゲニ
ドガラスから形成することもできる。上部クラッド領域
と（図示されていないが、通常は高ドープト接合促進層
により）接合するために、第１の電極２０が絶縁層１８
上及び開口部内に形成され、かつ、第２の電極２２が基
板１２上に形成される。
ば、Ｓｉ３Ｎ４又はＳｉＯ２）はデバイスの最上部に形
成され、メサの頂部の一部分を露出する開口部を形成す
るためにパターン付けされる。別法として、絶縁層１８
は、米国特許出願第０９／６１１８８６号明細書（２０
００年７月７日出願）に記載されたタイプのカルコゲニ
ドガラスから形成することもできる。上部クラッド領域
と（図示されていないが、通常は高ドープト接合促進層
により）接合するために、第１の電極２０が絶縁層１８
上及び開口部内に形成され、かつ、第２の電極２２が基
板１２上に形成される。
【００１３】基板自体は単結晶半導体物体であるか又は
このような物体と別の層（例えば、物体の表面上に成長
されたエピタキシャル層）との組合せであることができ
る。例えば、このタイプのレーザはIII−V族化合物半導
体から形成される。例えば、約４〜２４μｍの範囲内の
中赤外波長で動作するＧａＩｎＡｓ及びＡｌＩｎＡｓな
どのようなＩｎ系のIII−V族化合物類から形成される。
これよりも短い波長では、ＧａＮ及びＡｌＧａＮなどの
ようなIII−V族化合物類を使用できる。任意の特定の材
料系の範囲内において、特定動作波長は主に、ＲＴ領域
を形成する量子井戸の膜厚により決定される。
このような物体と別の層（例えば、物体の表面上に成長
されたエピタキシャル層）との組合せであることができ
る。例えば、このタイプのレーザはIII−V族化合物半導
体から形成される。例えば、約４〜２４μｍの範囲内の
中赤外波長で動作するＧａＩｎＡｓ及びＡｌＩｎＡｓな
どのようなＩｎ系のIII−V族化合物類から形成される。
これよりも短い波長では、ＧａＮ及びＡｌＧａＮなどの
ようなIII−V族化合物類を使用できる。任意の特定の材
料系の範囲内において、特定動作波長は主に、ＲＴ領域
を形成する量子井戸の膜厚により決定される。
【００１４】外部電圧バイアスを与え、かつ、ポンピン
グエネルギー（例えば、電流）を十分な大きさのレーザ
に供給するために、ドライブ回路（図示されていない）
が電極に接続されている。閾値以下の場合、発光器はイ
ンコヒーレントな自然放出源として動作するが、閾値よ
り高い場合、発光器はコヒーレントな誘導放出源として
動作する。後者の場合、光帰還が供給されると、誘導放
出源はレーザとして機能する。好適な光帰還は一般的
に、例えば、劈開結晶ファセット、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）格子、分布反射型（ＤＢＲ）又はこれらの組合せに
より形成される光キャビティ共振器により供給される。
図１において、共振器の一方の劈開ファセットは終端面
として図示されているが、他方の並行ファセットはレー
ザの反対端面（図示されていない）であることもでき
る。
グエネルギー（例えば、電流）を十分な大きさのレーザ
に供給するために、ドライブ回路（図示されていない）
が電極に接続されている。閾値以下の場合、発光器はイ
ンコヒーレントな自然放出源として動作するが、閾値よ
り高い場合、発光器はコヒーレントな誘導放出源として
動作する。後者の場合、光帰還が供給されると、誘導放
出源はレーザとして機能する。好適な光帰還は一般的
に、例えば、劈開結晶ファセット、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）格子、分布反射型（ＤＢＲ）又はこれらの組合せに
より形成される光キャビティ共振器により供給される。
図１において、共振器の一方の劈開ファセットは終端面
として図示されているが、他方の並行ファセットはレー
ザの反対端面（図示されていない）であることもでき
る。
【００１５】異質ＩＳＢ光デバイス
本発明によれば、ＨＩＳＢ光デバイスはそれ自体、発光
器、吸光器又は光導波路あるいはこれらの組合せであ
り、このＨＩＳＢ光デバイスは、少なくとも２つの異な
るＩＳＢ光サブデバイスのスタックを有する。このスタ
ックでは、スタックの所定の全機能を生成するために、
個々のＩＳＢサブデバイスの利得／損失プロファイルは
相互に適合されるか又は設計される。例えば、この設計
プロセスを施用可能である個々のＩＳＢサブデバイスの
パラメータは、各ＲＴ領域に関連するＩＳＢ光学遷移
（放射又は吸収）のピークエネルギー、スタック内の
各サブデバイスの位置、これらＩＳＢ遷移の発振強
度、各遷移のエネルギー帯域幅及び各ＩＳＢサブデ
バイスのＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長などである。
器、吸光器又は光導波路あるいはこれらの組合せであ
り、このＨＩＳＢ光デバイスは、少なくとも２つの異な
るＩＳＢ光サブデバイスのスタックを有する。このスタ
ックでは、スタックの所定の全機能を生成するために、
個々のＩＳＢサブデバイスの利得／損失プロファイルは
相互に適合されるか又は設計される。例えば、この設計
プロセスを施用可能である個々のＩＳＢサブデバイスの
パラメータは、各ＲＴ領域に関連するＩＳＢ光学遷移
（放射又は吸収）のピークエネルギー、スタック内の
各サブデバイスの位置、これらＩＳＢ遷移の発振強
度、各遷移のエネルギー帯域幅及び各ＩＳＢサブデ
バイスのＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長などである。
【００１６】図２は、コア領域が、Ｎ個のスタック活性
領域１４．１−１４．Ｎを有し、これらのうち少なくと
も２個は互いに異なる、すなわち、これらが異なる個別
の利得／損失プロファイルを有すること以外は、図１の
同質デバイスと類似のＨＩＳＢデバイス１０’の或る実
施態様の部分概要断面図である。各活性領域は、ＲＴ領
域と隣接Ｉ／Ｒ領域を有する別々のＩＳＢサブデバイス
である。ＩＳＢサブデバイスは単極性なので、ＩＳＢ光
サブデバイスがスタックされる順序は、図３のブロック
図に示されるように、随意に選択することができる。図
３において、個々の活性領域ＩＳＢｊ，ＩＳＢｋ，ＩＳ
Ｂｎは、Ｎ個のＩＳＢサブデバイスのうちの個々のデバ
イスとしてラベルされている。前記のように、個々の活
性領域又はＩＳＢサブデバイスの様々なパラメータは、
全体的なＨＩＳＢデバイス１０’が所定の機能を発揮
し、生成し又は付与するために、相互に適合される。
領域１４．１−１４．Ｎを有し、これらのうち少なくと
も２個は互いに異なる、すなわち、これらが異なる個別
の利得／損失プロファイルを有すること以外は、図１の
同質デバイスと類似のＨＩＳＢデバイス１０’の或る実
施態様の部分概要断面図である。各活性領域は、ＲＴ領
域と隣接Ｉ／Ｒ領域を有する別々のＩＳＢサブデバイス
である。ＩＳＢサブデバイスは単極性なので、ＩＳＢ光
サブデバイスがスタックされる順序は、図３のブロック
図に示されるように、随意に選択することができる。図
３において、個々の活性領域ＩＳＢｊ，ＩＳＢｋ，ＩＳ
Ｂｎは、Ｎ個のＩＳＢサブデバイスのうちの個々のデバ
イスとしてラベルされている。前記のように、個々の活
性領域又はＩＳＢサブデバイスの様々なパラメータは、
全体的なＨＩＳＢデバイス１０’が所定の機能を発揮
し、生成し又は付与するために、相互に適合される。
【００１７】例えば、図５に示されるように、システム
又はサブシステムは、送信機４０、利用デバイス（例え
ば、受信機）５０と伝送媒体３０（例えば、光ファイ
バ、エアパス又は集積導波路）を包含する。伝送媒体３
０は送信機を利用デバイスに光学的に結合する。ＨＩＳ
Ｂデバイス１０’及び別の光デバイス２０（例えば、光
ファイバ、光増幅器、光導波路、光カプラ又は光合波
器）は伝送路内に配置される。ＨＩＳＢデバイス１０’
はデバイス２０の損失を補正するように設計することも
できる。図５は、伝送媒体３０により画成されるパスに
沿って縦一列に配列された２個のデバイスを示す。しか
し、これらのデバイスは異なった形状に配列させること
もできる。例えば、これらのデバイスをスタックさせる
か又は互いに一体化させることもできる。しかし、何れ
の場合も、デバイス２０の例証的な損失特性は図４の曲
線Ｉにより示される。この特性曲線は、代表的な中赤外
光導波路の周知の二次ドルーデ損失関数の代表例であ
る。この損失特性を補正するために、ＨＩＳＢデバイス
１０’は、図４の曲線IIにより示されるタイプの利得関
数を有するように設計することもできる。この目的のた
めに、スタック内の活性領域１４．１−１４．Ｎの位置
ｊの関数として、ピーク波長λ０（単位：μｍ）は下記
の式（１）により得られる。 λ０（ｊ）＝３．７８｛１−１／［１＋ｅ［（ｊ−１５．９）／７．１８］］｝ ＋４．５５（１） この場合、その他のパラメータ（例えば、発振強度、各
ステージの全長など）は各ステージ間で一定に維持され
る。或る実施態様では、ＨＩＳＢの各ステージのＲＴは
３個の量子井戸を有し、ステージが３６個の場合、ピー
ク波長（μｍ）はステージ毎に次の通りである。５，
５，５，５，５．１，５．２，５．３，５．４，５．
６，５．７５，５．８５，５．９５，６．１，６．２，
６．３５，６．４５．６．６，６．７，６．８，６．９
５，７．０５，７．１５，７．２５，７．４，７．５，
７．６，７．７，７．８，７．８５，７．９，７．９
５，８，８，８及び８。この一連のピーク波長は前記式
（１）に正確に従わない。なぜなら、これらの波長は、
図４に示されるように、５μｍ及び８μｍの付近で起こ
る利得オーバーシュートを補正するように僅かに調整さ
れているからである。
又はサブシステムは、送信機４０、利用デバイス（例え
ば、受信機）５０と伝送媒体３０（例えば、光ファイ
バ、エアパス又は集積導波路）を包含する。伝送媒体３
０は送信機を利用デバイスに光学的に結合する。ＨＩＳ
Ｂデバイス１０’及び別の光デバイス２０（例えば、光
ファイバ、光増幅器、光導波路、光カプラ又は光合波
器）は伝送路内に配置される。ＨＩＳＢデバイス１０’
はデバイス２０の損失を補正するように設計することも
できる。図５は、伝送媒体３０により画成されるパスに
沿って縦一列に配列された２個のデバイスを示す。しか
し、これらのデバイスは異なった形状に配列させること
もできる。例えば、これらのデバイスをスタックさせる
か又は互いに一体化させることもできる。しかし、何れ
の場合も、デバイス２０の例証的な損失特性は図４の曲
線Ｉにより示される。この特性曲線は、代表的な中赤外
光導波路の周知の二次ドルーデ損失関数の代表例であ
る。この損失特性を補正するために、ＨＩＳＢデバイス
１０’は、図４の曲線IIにより示されるタイプの利得関
数を有するように設計することもできる。この目的のた
めに、スタック内の活性領域１４．１−１４．Ｎの位置
ｊの関数として、ピーク波長λ０（単位：μｍ）は下記
の式（１）により得られる。 λ０（ｊ）＝３．７８｛１−１／［１＋ｅ［（ｊ−１５．９）／７．１８］］｝ ＋４．５５（１） この場合、その他のパラメータ（例えば、発振強度、各
ステージの全長など）は各ステージ間で一定に維持され
る。或る実施態様では、ＨＩＳＢの各ステージのＲＴは
３個の量子井戸を有し、ステージが３６個の場合、ピー
ク波長（μｍ）はステージ毎に次の通りである。５，
５，５，５，５．１，５．２，５．３，５．４，５．
６，５．７５，５．８５，５．９５，６．１，６．２，
６．３５，６．４５．６．６，６．７，６．８，６．９
５，７．０５，７．１５，７．２５，７．４，７．５，
７．６，７．７，７．８，７．８５，７．９，７．９
５，８，８，８及び８。この一連のピーク波長は前記式
（１）に正確に従わない。なぜなら、これらの波長は、
図４に示されるように、５μｍ及び８μｍの付近で起こ
る利得オーバーシュートを補正するように僅かに調整さ
れているからである。
【００１８】同様に、図４の特性曲線Ｉはデバイス２０
の利得プロファイルを示し、特性曲線IIはＨＩＳＢデバ
イス１０’の損失プロファイルを示すこともできる。
の利得プロファイルを示し、特性曲線IIはＨＩＳＢデバ
イス１０’の損失プロファイルを示すこともできる。
【００１９】別法として、図４の特性曲線Ｉは、図５の
外部デバイス２０の、損失特性ではなく、非線形屈折率
プロファイル（例えば、光ファイバの分散性）を示すこ
ともできる。次いで、前記に概述したような方法と同様
な方法で、ＨＩＳＢデバイス１０’の、屈折率に関連さ
れる利得／損失プロファイルは、補正非線形屈折率プロ
ファイルを生成するように設計することができる。例え
ば、ＨＩＳＢデバイス１０’の非線形屈折率プロファイ
ルは、デバイス２０の屈折率プロファイルの（座標周囲
における）鏡像である。従って、その単位は反対であ
る。
外部デバイス２０の、損失特性ではなく、非線形屈折率
プロファイル（例えば、光ファイバの分散性）を示すこ
ともできる。次いで、前記に概述したような方法と同様
な方法で、ＨＩＳＢデバイス１０’の、屈折率に関連さ
れる利得／損失プロファイルは、補正非線形屈折率プロ
ファイルを生成するように設計することができる。例え
ば、ＨＩＳＢデバイス１０’の非線形屈折率プロファイ
ルは、デバイス２０の屈折率プロファイルの（座標周囲
における）鏡像である。従って、その単位は反対であ
る。
【００２０】前記のように、ＨＩＳＢデバイス１０’
は、図２のクラッド領域１２及び１６により形成される
集積導波路のような内部集積デバイスの損失又は非線形
屈折率を補正するために使用することもできる。この場
合、図２のコア領域はＨＩＳＢデバイス１０’のＩＳＢ
サブデバイスを包含する。言うまでもなく、所望によ
り、ＨＩＳＢデバイス１０’は、内部デバイス及び外部
デバイスの両方の特性を補正するために設計することも
できる。
は、図２のクラッド領域１２及び１６により形成される
集積導波路のような内部集積デバイスの損失又は非線形
屈折率を補正するために使用することもできる。この場
合、図２のコア領域はＨＩＳＢデバイス１０’のＩＳＢ
サブデバイスを包含する。言うまでもなく、所望によ
り、ＨＩＳＢデバイス１０’は、内部デバイス及び外部
デバイスの両方の特性を補正するために設計することも
できる。
【００２１】一般に、損失又は屈折率のコンテキストに
拘わらず、補正の概念は、デバイス２０の特定の特性作
用を完全にキャンセルする必要は無い。本明細書で使用
されるように、補正は、この作用の部分的キャンセル又
は低下も含む。
拘わらず、補正の概念は、デバイス２０の特定の特性作
用を完全にキャンセルする必要は無い。本明細書で使用
されるように、補正は、この作用の部分的キャンセル又
は低下も含む。
【００２２】別の実施態様では、ＨＩＳＢデバイス１
０’は、特定の波長範囲内のわたって比較的平坦な利得
プロファイルを有するように設計することもできる。従
って、説明のために、ＨＩＳＢがＮ＝５０の各ＩＳＢサ
ブデバイス又はステージを有する場合について検討す
る。ピーク放出のエネルギー位置が１ｍｅＶ毎に増分す
るように５０ステージ内で直線的に変化するような５０
ステージを設計し、更に、個々のＩＳＢ遷移が下記の級
数に比例するように、ＩＳＢ遷移の発振強度を設計す
る。｛０．８５８１，０．８３８５５８，０．８１９６
２，０．８０１２６，０．７８３４５，０．７６６１６
７，０．７４９３８８，０．７３３０９１，０．７１７
２５６，０．７０１８６３，０．６８６８９５，０．６
７２３３，０．６５８１６２，０．６４４３６７，０．
６３０９３２，０．６１７８４３，０．６０５０８９，
０．５９２６５５，０．５８０５３，０．５６８７０
３，０．５５７１６３，０．５４５９，０．５３４９０
４，０．５２４１６５，０．５１３６７５，０．５０３
４２５，０．４９３４０７，０．４８３６１３，０．４
７４０３７，０．４６４６７，０．４５５５０６，０．
４４６５３８，０．４３７７６１，０．４２９１６８，
０．４２０７５４，０．４１２５１３，０．４０４４
４，０．３９６５２９，０．３８８７７７，０．３８１
１７８，０．３７３７２７，０．３６６４２１，０．３
５９２５６，０．３５２２２７，０．３４５３３，０．
３３８５６２，０．３３１９２，０．３２５３９９，
０．３１８９９７，０．３１２７１，０．３０６５３
６｝。この級数は図６のグラフに図示されている。これ
は、放出ライン強度に比例する、単一の垂直遷移活性領
域の放出ライン下部のエリアから算出される。このよう
な方法で、これら２つのパラメータ（すなわち、ピーク
位置及び発振強度）の設計を併用すると、図７に示され
る算出利得プロファイルが得られる。これは、約６．７
５〜７．７５μｍの範囲内の波長全域で比較的平坦であ
る。更に一層平坦なプロファイルは、Ａ−ｎ（ここで、
Ａは単一の垂直遷移の放出ライン強度（スペクトル線よ
り下部のエリア）に比例し、ｎ＞１である）に比例する
発振強度級数を用いることにより、又は、プロファイル
の波長範囲も広げる、ステージ個数を増加することによ
り、及び／又はプロファイルの波長範囲も広げる、エネ
ルギー位置の増分サイズを増加することにより実現する
ことができる。全体的に異なる波長範囲の全域における
比較的平坦なプロファイルは、ＲＴ領域の材料を変更す
ることにより（例えば、約５μｍ（例えば、約１〜４μ
ｍ）未満の波長についてＧａＮ／ＡｌＧａＮＲＴ領域を
用いることにより）、又は約８．５μｍよりも長い波長
についてＲＴ領域内の一層厚い量子井戸を用いることに
より実現することができる。
０’は、特定の波長範囲内のわたって比較的平坦な利得
プロファイルを有するように設計することもできる。従
って、説明のために、ＨＩＳＢがＮ＝５０の各ＩＳＢサ
ブデバイス又はステージを有する場合について検討す
る。ピーク放出のエネルギー位置が１ｍｅＶ毎に増分す
るように５０ステージ内で直線的に変化するような５０
ステージを設計し、更に、個々のＩＳＢ遷移が下記の級
数に比例するように、ＩＳＢ遷移の発振強度を設計す
る。｛０．８５８１，０．８３８５５８，０．８１９６
２，０．８０１２６，０．７８３４５，０．７６６１６
７，０．７４９３８８，０．７３３０９１，０．７１７
２５６，０．７０１８６３，０．６８６８９５，０．６
７２３３，０．６５８１６２，０．６４４３６７，０．
６３０９３２，０．６１７８４３，０．６０５０８９，
０．５９２６５５，０．５８０５３，０．５６８７０
３，０．５５７１６３，０．５４５９，０．５３４９０
４，０．５２４１６５，０．５１３６７５，０．５０３
４２５，０．４９３４０７，０．４８３６１３，０．４
７４０３７，０．４６４６７，０．４５５５０６，０．
４４６５３８，０．４３７７６１，０．４２９１６８，
０．４２０７５４，０．４１２５１３，０．４０４４
４，０．３９６５２９，０．３８８７７７，０．３８１
１７８，０．３７３７２７，０．３６６４２１，０．３
５９２５６，０．３５２２２７，０．３４５３３，０．
３３８５６２，０．３３１９２，０．３２５３９９，
０．３１８９９７，０．３１２７１，０．３０６５３
６｝。この級数は図６のグラフに図示されている。これ
は、放出ライン強度に比例する、単一の垂直遷移活性領
域の放出ライン下部のエリアから算出される。このよう
な方法で、これら２つのパラメータ（すなわち、ピーク
位置及び発振強度）の設計を併用すると、図７に示され
る算出利得プロファイルが得られる。これは、約６．７
５〜７．７５μｍの範囲内の波長全域で比較的平坦であ
る。更に一層平坦なプロファイルは、Ａ−ｎ（ここで、
Ａは単一の垂直遷移の放出ライン強度（スペクトル線よ
り下部のエリア）に比例し、ｎ＞１である）に比例する
発振強度級数を用いることにより、又は、プロファイル
の波長範囲も広げる、ステージ個数を増加することによ
り、及び／又はプロファイルの波長範囲も広げる、エネ
ルギー位置の増分サイズを増加することにより実現する
ことができる。全体的に異なる波長範囲の全域における
比較的平坦なプロファイルは、ＲＴ領域の材料を変更す
ることにより（例えば、約５μｍ（例えば、約１〜４μ
ｍ）未満の波長についてＧａＮ／ＡｌＧａＮＲＴ領域を
用いることにより）、又は約８．５μｍよりも長い波長
についてＲＴ領域内の一層厚い量子井戸を用いることに
より実現することができる。
【００２３】更に別の実施態様では、ＨＩＳＢデバイス
１０’は複数の異なる波長で同時に発光するように設計
することもできる。図８は、４種類の異なる波長の場合
に、このようなＨＩＳＢの利得プロファイルを示す。こ
こで、４個のステージの発振強度はピーク強度が互いに
概ね整合するように設計される。ピーク波長のエネルギ
ーは、４個のステージにわたって直線的に変化する。す
なわち、４個の等しい増分は、８．５，８．０，７．５
６及び７．２μｍで発光する。対応する発振強度はそれ
ぞれ２．５，１．４，１．１及び１．０に比例する。こ
の場合、各ステージのＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長は、所
望の利得プロファイルに殆ど悪影響を及ぼさない。この
タイプのレーザは、ＷＤＭシステムで使用するための超
ブロードバンドソースとして機能することができる。各
チャネルのための必要な搬送信号を生成するために濾波
する必要が無いという利点が得られる。このようなＨＩ
ＳＢレーザの用途の一つは、無空間光ワイヤレスシステ
ムである。しかし、現在市販されている光ファイバＷＤ
Ｍシステムにおけるような、チャネル間隔が非常に接近
している場合、図４に示されるようなタイプの利得プロ
ファイルを有するＨＩＳＢは、必要なチャネル間隔を有
する搬送信号を生成するための適当な濾波手段と共に使
用することもできる。
１０’は複数の異なる波長で同時に発光するように設計
することもできる。図８は、４種類の異なる波長の場合
に、このようなＨＩＳＢの利得プロファイルを示す。こ
こで、４個のステージの発振強度はピーク強度が互いに
概ね整合するように設計される。ピーク波長のエネルギ
ーは、４個のステージにわたって直線的に変化する。す
なわち、４個の等しい増分は、８．５，８．０，７．５
６及び７．２μｍで発光する。対応する発振強度はそれ
ぞれ２．５，１．４，１．１及び１．０に比例する。こ
の場合、各ステージのＲＴ及びＩ／Ｒ領域の全長は、所
望の利得プロファイルに殆ど悪影響を及ぼさない。この
タイプのレーザは、ＷＤＭシステムで使用するための超
ブロードバンドソースとして機能することができる。各
チャネルのための必要な搬送信号を生成するために濾波
する必要が無いという利点が得られる。このようなＨＩ
ＳＢレーザの用途の一つは、無空間光ワイヤレスシステ
ムである。しかし、現在市販されている光ファイバＷＤ
Ｍシステムにおけるような、チャネル間隔が非常に接近
している場合、図４に示されるようなタイプの利得プロ
ファイルを有するＨＩＳＢは、必要なチャネル間隔を有
する搬送信号を生成するための適当な濾波手段と共に使
用することもできる。
【００２４】
【実施例】この実施例では、本発明の或る実施態様によ
る、III−V族化合物半導体からなるＨＩＳＢレーザにつ
いて例証する。このＨＩＳＢレーザの利得プロファイル
は５．２μｍと８．０μｍにおける同時放出を生成する
ように設計されている。様々な材料、寸法及び動作条件
が例示されているが、これらは単なる説明の目的だけの
ために開示されているのであり、本発明の範囲がこれら
の例示に限定されることはない。本明細書で使用されて
いる、「非ドープト(undoped)」という用語は、特定の
半導体層又は領域が意図的にドーピングされていないこ
とを意味する。すなわち、このような領域又は層のドー
ピングは比較的低く、これらは典型的には、デバイスの
層を成長させるために使用されたチャンバ内の残留又は
バックグラウンドドーピングにより生じる。
る、III−V族化合物半導体からなるＨＩＳＢレーザにつ
いて例証する。このＨＩＳＢレーザの利得プロファイル
は５．２μｍと８．０μｍにおける同時放出を生成する
ように設計されている。様々な材料、寸法及び動作条件
が例示されているが、これらは単なる説明の目的だけの
ために開示されているのであり、本発明の範囲がこれら
の例示に限定されることはない。本明細書で使用されて
いる、「非ドープト(undoped)」という用語は、特定の
半導体層又は領域が意図的にドーピングされていないこ
とを意味する。すなわち、このような領域又は層のドー
ピングは比較的低く、これらは典型的には、デバイスの
層を成長させるために使用されたチャンバ内の残留又は
バックグラウンドドーピングにより生じる。
【００２５】Ｎ＝２Ｍである場合の図２に示され、同様
に、図９（Ａ）にも示されたタイプの形状の互いの頂部
にスタックされた、２個の個別のＩＳＢサブデバイス又
はレーザ活性領域を有するＨＩＳＢＱＣレーザの或る実
施態様を実験的に例証する。或るサブデバイスでは、ス
テージ１〜ステージＭは互いに同一であり、ＲＴ領域は
約５．２μｍで放射するように設計され、一方、他のサ
ブデバイスでは、ステージ（Ｍ＋１）〜ステージＮも互
いに同一であるが、ＲＴ領域は約８．０μｍで放射する
ように設計されている。ＩＳＢサブデバイスは約５．２
μｍ及び８．０μｍの波長で同時に放射されるように本
質的に最適化されたＱＣ構造体（下記で説明する）であ
り、その（比較的低い動作温度における）性能レベル
は、これらの対応する同質ＱＣレーザと概ね等しい。驚
くべきことに、ＨＩＳＢの設計電界を調整する必要性は
存在しない。その代わりとして、この構造体は印加バイ
アス下で明らかに自己比例性である。すなわち、各個別
ＩＳＢサブデバイスは、印加バイアスの適当なフラクシ
ョンが本質的に割り当てられる。更に、エッチング停止
層が２個のＩＳＢサブデバイス間に挿入されている。別
の実施態様では、図９（Ｂ）に示されるように、この特
徴により、電気的“タップ”をカスケード内に成形する
ことができる。このタップを使用することにより、結合
された５．２μｍレーザは妨害されることなく動作させ
ながら、８．０μｍレーザをＯＮ／ＯＦＦして、一方の
ＩＳＢサブデバイスのレーザ閾値を選択的に操作した。
に、図９（Ａ）にも示されたタイプの形状の互いの頂部
にスタックされた、２個の個別のＩＳＢサブデバイス又
はレーザ活性領域を有するＨＩＳＢＱＣレーザの或る実
施態様を実験的に例証する。或るサブデバイスでは、ス
テージ１〜ステージＭは互いに同一であり、ＲＴ領域は
約５．２μｍで放射するように設計され、一方、他のサ
ブデバイスでは、ステージ（Ｍ＋１）〜ステージＮも互
いに同一であるが、ＲＴ領域は約８．０μｍで放射する
ように設計されている。ＩＳＢサブデバイスは約５．２
μｍ及び８．０μｍの波長で同時に放射されるように本
質的に最適化されたＱＣ構造体（下記で説明する）であ
り、その（比較的低い動作温度における）性能レベル
は、これらの対応する同質ＱＣレーザと概ね等しい。驚
くべきことに、ＨＩＳＢの設計電界を調整する必要性は
存在しない。その代わりとして、この構造体は印加バイ
アス下で明らかに自己比例性である。すなわち、各個別
ＩＳＢサブデバイスは、印加バイアスの適当なフラクシ
ョンが本質的に割り当てられる。更に、エッチング停止
層が２個のＩＳＢサブデバイス間に挿入されている。別
の実施態様では、図９（Ｂ）に示されるように、この特
徴により、電気的“タップ”をカスケード内に成形する
ことができる。このタップを使用することにより、結合
された５．２μｍレーザは妨害されることなく動作させ
ながら、８．０μｍレーザをＯＮ／ＯＦＦして、一方の
ＩＳＢサブデバイスのレーザ閾値を選択的に操作した。
【００２６】この構造体はＩｎＰ基板に整合されたＩｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ材料系格子で分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法により成長させた。先ず、比較的低ドー
ピング（ｎ＝５×１０１６ｃｍ−３）された厚さ６００
ｎｍのＩｎＧａＡｓバッファ層を、比較的低ドーピング
（ｎ〜５×１０１７ｃｍ−３）されたＩｎＰ基板上に成
長させた。これは同時に底部クラッド層として機能す
る。各々Ｎｐ＝１５ＲＴ領域を包含する２個のＩＳＢサ
ブデバイスを有する導波路コアを適当な整合Ｉ／Ｒ領域
によりインターリーブした。７０４ｎｍ（７１９ｎｍ）
の全体厚さを有する底部（頂部）スタックとしては、C.
Gmachl et al., IEEE J. Select. TopicsQuantum Elec
tron., Vol.5, No.3, pp.808-816(1996)及びJ. Faist e
t al., Appl. Phys. Lett., Vol.68, No.26, pp.3680-3
682(1996)に記載されているような、８．０μｍ（５．
２μｍ）で放出するように設計された構造体を使用し
た。Ｉ／Ｒ領域は２．４×１０１１ｃｍ−２（３．１×
１０１１ｃｍ−２）のシート密度にまでドーピングし
た。２個のＩＳＢサブデバイスは、２枚の厚さ１００ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓ層に間に挟み込まれた厚さ５０ｎｍの
ＩｎＰエッチング停止層により分離させた。これら３層
は全て比較的低くドーピング（ｎ＝５×１０１６ｃｍ
−３）されていた。その理由は、これら３層は導波路コ
アの概ね中心付近に配置されており、過剰なドーピング
は高い導波路損失を生じるからである。C. Sirtori et
al., Appl. Phys. Lett., Vol.66, No.24, pp.3243-324
4(1995)に記載されるように、このコアは、厚さ４００
ｎｍの比較的低ドーピングされたＩｎＧａＡｓ、厚さ
２．３μｍの比較的低ドーピングされたＡｌＩｎＡｓ
（ｎ＝１×１０１７ｃｍ−３で１．５μｍ、続いてｎ＝
２×１０１６ｃｍ−３で８００ｎｍ）及び厚さ５００ｎ
ｍの比較的高ドーピングされたＩｎＧａＡｓ（ｎ＝１×
１０１ ７ｃｍ−３）によりキャップされており、これに
より、８．０μｍ放射のためのプラズモン強化閉じ込め
がもたらされる。８．０μｍ及び５．２μｍの各波長に
ついて、導波路損失αｗ８及びαｗ５はそれぞれ２４ｃ
ｍ−１及び７ｃｍ−１と推定される。
ＧａＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ材料系格子で分子線エピタキシ
ー（ＭＢＥ）法により成長させた。先ず、比較的低ドー
ピング（ｎ＝５×１０１６ｃｍ−３）された厚さ６００
ｎｍのＩｎＧａＡｓバッファ層を、比較的低ドーピング
（ｎ〜５×１０１７ｃｍ−３）されたＩｎＰ基板上に成
長させた。これは同時に底部クラッド層として機能す
る。各々Ｎｐ＝１５ＲＴ領域を包含する２個のＩＳＢサ
ブデバイスを有する導波路コアを適当な整合Ｉ／Ｒ領域
によりインターリーブした。７０４ｎｍ（７１９ｎｍ）
の全体厚さを有する底部（頂部）スタックとしては、C.
Gmachl et al., IEEE J. Select. TopicsQuantum Elec
tron., Vol.5, No.3, pp.808-816(1996)及びJ. Faist e
t al., Appl. Phys. Lett., Vol.68, No.26, pp.3680-3
682(1996)に記載されているような、８．０μｍ（５．
２μｍ）で放出するように設計された構造体を使用し
た。Ｉ／Ｒ領域は２．４×１０１１ｃｍ−２（３．１×
１０１１ｃｍ−２）のシート密度にまでドーピングし
た。２個のＩＳＢサブデバイスは、２枚の厚さ１００ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓ層に間に挟み込まれた厚さ５０ｎｍの
ＩｎＰエッチング停止層により分離させた。これら３層
は全て比較的低くドーピング（ｎ＝５×１０１６ｃｍ
−３）されていた。その理由は、これら３層は導波路コ
アの概ね中心付近に配置されており、過剰なドーピング
は高い導波路損失を生じるからである。C. Sirtori et
al., Appl. Phys. Lett., Vol.66, No.24, pp.3243-324
4(1995)に記載されるように、このコアは、厚さ４００
ｎｍの比較的低ドーピングされたＩｎＧａＡｓ、厚さ
２．３μｍの比較的低ドーピングされたＡｌＩｎＡｓ
（ｎ＝１×１０１７ｃｍ−３で１．５μｍ、続いてｎ＝
２×１０１６ｃｍ−３で８００ｎｍ）及び厚さ５００ｎ
ｍの比較的高ドーピングされたＩｎＧａＡｓ（ｎ＝１×
１０１ ７ｃｍ−３）によりキャップされており、これに
より、８．０μｍ放射のためのプラズモン強化閉じ込め
がもたらされる。８．０μｍ及び５．２μｍの各波長に
ついて、導波路損失αｗ８及びαｗ５はそれぞれ２４ｃ
ｍ−１及び７ｃｍ−１と推定される。
【００２７】図９は２つの波長に関する縦モードプロフ
ァイルを示す特性図である。波長８．０μｍ及び５．２
μｍのＩＳＢサブデバイスに関する閉じ込め係数Γ８及
びΓ ５（すなわち、各２個の活性領域によるガイドモー
ドの重複）は０．２１及び０．２６と算出された。図９
は、２個のＨＩＳＢデバイスの模式的断面も示す。この
断面部分をその後の実験に使用した。すなわち、挿入図
（ａ）における深エッチングメサと挿入図（ｂ）におけ
る浅エッチングメサを使用した。挿入図（ｂ）における
浅エッチングメサは、先ずエッチング停止層まで選択的
にエッチングした。その後、このエッチング停止層を第
２の選択的エッチング処理において除去した。３００ｎ
ｍ厚のＳｉＮを絶縁層として塗布し、そして、メサの頂
部と、隆起部から１０〜２０μｍ離れた箇所の一方の側
面に窓（ウインドウ）を形成した。Ｇｅ／Ａｕ／Ａｇ／
Ａｕを蒸着することにより側面窓内に電気抵抗接点２
０．２を形成した。この接点はカスケードに電気的“タ
ップ”を形成する。挿入図（ａ）及び挿入図（ｂ）の両
方のタイプのデバイスについて、隆起部の他方の側面に
ボンディングパッドを有するメサの頂部にＴｉ／Ａｕ接
点メタライゼーションを蒸着した。背面接点２２を常法
により形成した。レーザ隆起部を約１２〜１８μｍのス
トライプ幅に加工処理した。そして、レーザを２．２５
ｍｍの長さに劈開し、約５．６ｃｍ−１のミラー損失α
ｍ８及びαｍ５を得た。直径が１２０μｍの深エッチン
グ円形メサも加工処理した。デバイス特性決定は、ＱＣ
レーザ構造体で一般的に使用されている方法により行っ
た。
ァイルを示す特性図である。波長８．０μｍ及び５．２
μｍのＩＳＢサブデバイスに関する閉じ込め係数Γ８及
びΓ ５（すなわち、各２個の活性領域によるガイドモー
ドの重複）は０．２１及び０．２６と算出された。図９
は、２個のＨＩＳＢデバイスの模式的断面も示す。この
断面部分をその後の実験に使用した。すなわち、挿入図
（ａ）における深エッチングメサと挿入図（ｂ）におけ
る浅エッチングメサを使用した。挿入図（ｂ）における
浅エッチングメサは、先ずエッチング停止層まで選択的
にエッチングした。その後、このエッチング停止層を第
２の選択的エッチング処理において除去した。３００ｎ
ｍ厚のＳｉＮを絶縁層として塗布し、そして、メサの頂
部と、隆起部から１０〜２０μｍ離れた箇所の一方の側
面に窓（ウインドウ）を形成した。Ｇｅ／Ａｕ／Ａｇ／
Ａｕを蒸着することにより側面窓内に電気抵抗接点２
０．２を形成した。この接点はカスケードに電気的“タ
ップ”を形成する。挿入図（ａ）及び挿入図（ｂ）の両
方のタイプのデバイスについて、隆起部の他方の側面に
ボンディングパッドを有するメサの頂部にＴｉ／Ａｕ接
点メタライゼーションを蒸着した。背面接点２２を常法
により形成した。レーザ隆起部を約１２〜１８μｍのス
トライプ幅に加工処理した。そして、レーザを２．２５
ｍｍの長さに劈開し、約５．６ｃｍ−１のミラー損失α
ｍ８及びαｍ５を得た。直径が１２０μｍの深エッチン
グ円形メサも加工処理した。デバイス特性決定は、ＱＣ
レーザ構造体で一般的に使用されている方法により行っ
た。
【００２８】図１０は閾値電流密度値未満及び以上に対
応する様々なパルス化電流レベルに対する１０Ｋヒート
シンク温度において測定されたルミネセンススペクトル
を示す。点線は測定したままのスペクトルを示す。ルミ
ネセンス発光を円形メサから測定した場合、光は一般的
に基板を通して集光される。従って、ドーピングされた
基板中で一層長い波長により経験される一層高い吸収損
失（この損失は波長に対して概ね二次方程式的に増加す
る）を補正し、また、２つの波長における異なる検出器
感度（及び暗に、光子エネルギー）も考慮し、実線で示
されたスペクトルを得た。
応する様々なパルス化電流レベルに対する１０Ｋヒート
シンク温度において測定されたルミネセンススペクトル
を示す。点線は測定したままのスペクトルを示す。ルミ
ネセンス発光を円形メサから測定した場合、光は一般的
に基板を通して集光される。従って、ドーピングされた
基板中で一層長い波長により経験される一層高い吸収損
失（この損失は波長に対して概ね二次方程式的に増加す
る）を補正し、また、２つの波長における異なる検出器
感度（及び暗に、光子エネルギー）も考慮し、実線で示
されたスペクトルを得た。
【００２９】図示されているように、２つの波長におけ
るピーク発光強度は概ね同一であり、広範な電流密度全
体にわたって同一性を維持する。同様に、波長５．２μ
ｍにおける発光は若干弱いが、統合出力は数％の範囲内
で同一である。同一性は偶然であるが、これらの上部レ
ーザレベルの発振強度と散乱寿命を最大化させることに
より、両方のＩＳＢサブデバイスを最適化させることが
できる。電子ルミネセンス出力はＥｚ２τＮｐＩη｛式
中、Ｅは光子エネルギー（８．０μｍ及び５．２μｍで
それぞれ１５６ｍｅＶ及び２３９ｍｅＶ）であり、ｚは
光学マトリックス二極性要素（それぞれ１．９ｎｍ及び
１．５ｎｍ）であり、τは上部状態の散乱寿命（８．０
μｍ及び５．２μｍでそれぞれ１．７ｐｓ及び１．６ｐ
ｓ）である｝の積に比例する。Ｎｐ＝１５（ＲＴ領域の
個数）は、両方のＩＳＢサブデバイスについて同一であ
るように選択した。また、両方のＩＳＢサブデバイスが
直列に配列されているため、電流Ｉは生得的に両方のＩ
ＳＢサブデバイスについて同一である。最後に、η（収
集効率）は補正スペクトルにおけるものと考えられる。
従って、５．２μｍにおけるエレクトロルミネセンス出
力は８．０μｍにおけるエレクトロルミネセンス出力よ
りも約１０％だけ低いものと予想される。この結果は、
実験データについて非常に一致している。図１０は、前
記のように劈開された各８．０μｍ及び５．２μｍレー
ザの特徴的なファブリ・ペローモードを示すレーザスペ
クトルを示す２つの挿入図（ａ）及び（ｂ）も含む。
るピーク発光強度は概ね同一であり、広範な電流密度全
体にわたって同一性を維持する。同様に、波長５．２μ
ｍにおける発光は若干弱いが、統合出力は数％の範囲内
で同一である。同一性は偶然であるが、これらの上部レ
ーザレベルの発振強度と散乱寿命を最大化させることに
より、両方のＩＳＢサブデバイスを最適化させることが
できる。電子ルミネセンス出力はＥｚ２τＮｐＩη｛式
中、Ｅは光子エネルギー（８．０μｍ及び５．２μｍで
それぞれ１５６ｍｅＶ及び２３９ｍｅＶ）であり、ｚは
光学マトリックス二極性要素（それぞれ１．９ｎｍ及び
１．５ｎｍ）であり、τは上部状態の散乱寿命（８．０
μｍ及び５．２μｍでそれぞれ１．７ｐｓ及び１．６ｐ
ｓ）である｝の積に比例する。Ｎｐ＝１５（ＲＴ領域の
個数）は、両方のＩＳＢサブデバイスについて同一であ
るように選択した。また、両方のＩＳＢサブデバイスが
直列に配列されているため、電流Ｉは生得的に両方のＩ
ＳＢサブデバイスについて同一である。最後に、η（収
集効率）は補正スペクトルにおけるものと考えられる。
従って、５．２μｍにおけるエレクトロルミネセンス出
力は８．０μｍにおけるエレクトロルミネセンス出力よ
りも約１０％だけ低いものと予想される。この結果は、
実験データについて非常に一致している。図１０は、前
記のように劈開された各８．０μｍ及び５．２μｍレー
ザの特徴的なファブリ・ペローモードを示すレーザスペ
クトルを示す２つの挿入図（ａ）及び（ｂ）も含む。
【００３０】図１１Ａ及び図１１Ｂは、様々なヒートシ
ンク温度におけるパルス化モードで動作されるＨＩＳＢ
レーザの光出力対電流及び電圧対電流特性を示す特性図
である。このレーザは幅が１２μｍ、長さが２．２５ｍ
ｍであった。図１１Ａは、補正済ＨｇＣｄＴｅ光起電力
検出器を用いて、かつ、５．２μｍの輻射線を抑制する
ために６．２５μｍ付近のカットオフ波長を有するロー
パスフィルタを使用して測定された、８μｍにおける光
出力を示す。これに対して、図１１Ｂは、５．２μｍ放
出の特性曲線（実線）と両方の波長を同時に測定した非
補正パワー測定値（点線）をそれぞれ示す。低温閾値電
流密度は、８．０μｍ及び５．２μｍについて、それぞ
れ２．６７ｋＡ／ｃｍ２及び２．７ｋＡ／ｃｍ２であっ
た。低温で、両方の波長が概ね同じ電流レベルにおける
レーザ閾値に到達したことは、このレーザの一般的属性
である。測定されたピークスロープ効率値は約１３０ｍ
Ｗ／Ａ及び１７０ｍＷ／Ａであり、ピーク出力レベルは
８．０μｍ及び５．２μｍについて、それぞれ３００ｍ
Ｗ及び２２０ｍＷであった。これらは全て、５０Ｋヒー
トシンク温度で測定した。これらの値は、Gmachlら及び
Faistらの前掲書に記載されるような同質カスケードデ
ザインを使用する同様なレーザによる値に比べて勝ると
も劣らなかった。
ンク温度におけるパルス化モードで動作されるＨＩＳＢ
レーザの光出力対電流及び電圧対電流特性を示す特性図
である。このレーザは幅が１２μｍ、長さが２．２５ｍ
ｍであった。図１１Ａは、補正済ＨｇＣｄＴｅ光起電力
検出器を用いて、かつ、５．２μｍの輻射線を抑制する
ために６．２５μｍ付近のカットオフ波長を有するロー
パスフィルタを使用して測定された、８μｍにおける光
出力を示す。これに対して、図１１Ｂは、５．２μｍ放
出の特性曲線（実線）と両方の波長を同時に測定した非
補正パワー測定値（点線）をそれぞれ示す。低温閾値電
流密度は、８．０μｍ及び５．２μｍについて、それぞ
れ２．６７ｋＡ／ｃｍ２及び２．７ｋＡ／ｃｍ２であっ
た。低温で、両方の波長が概ね同じ電流レベルにおける
レーザ閾値に到達したことは、このレーザの一般的属性
である。測定されたピークスロープ効率値は約１３０ｍ
Ｗ／Ａ及び１７０ｍＷ／Ａであり、ピーク出力レベルは
８．０μｍ及び５．２μｍについて、それぞれ３００ｍ
Ｗ及び２２０ｍＷであった。これらは全て、５０Ｋヒー
トシンク温度で測定した。これらの値は、Gmachlら及び
Faistらの前掲書に記載されるような同質カスケードデ
ザインを使用する同様なレーザによる値に比べて勝ると
も劣らなかった。
【００３１】Gmachlら及びFaistらの前掲書により既に
計算された８．０μｍ及び５．２μｍに対するそれぞれ
６０ｃｍ／ｋＡ及び２５ｃｍ／ｋＡの２つのＩＳＢサブ
デバイスの利得係数と前記の導波路パラメータを使用
し、それぞれ２．３５ｋＡ／ｃｍ２及び１．９５ｋＡ／
ｃｍ２の閾値電流密度を算出した。特に、一層長い波長
の場合、実験値との非常に優れた合致が達成された。ま
た、この事実は、５．２μｍサブデバイスとの結合され
ていることによる、レーザ性能に対するペナルティは経
験されなかったことを意味する。５．２μｍにおける一
層大きな測定閾値電流密度は、実験導波路損失が導波路
損失計算値よりも一層大きいことから、あり得ることで
ある。しかし、一層長い波長活性領域における短い波長
輻射線の交差吸収は、適当な共鳴エネルギーレベルが存
在しないために、除外されるべきである。
計算された８．０μｍ及び５．２μｍに対するそれぞれ
６０ｃｍ／ｋＡ及び２５ｃｍ／ｋＡの２つのＩＳＢサブ
デバイスの利得係数と前記の導波路パラメータを使用
し、それぞれ２．３５ｋＡ／ｃｍ２及び１．９５ｋＡ／
ｃｍ２の閾値電流密度を算出した。特に、一層長い波長
の場合、実験値との非常に優れた合致が達成された。ま
た、この事実は、５．２μｍサブデバイスとの結合され
ていることによる、レーザ性能に対するペナルティは経
験されなかったことを意味する。５．２μｍにおける一
層大きな測定閾値電流密度は、実験導波路損失が導波路
損失計算値よりも一層大きいことから、あり得ることで
ある。しかし、一層長い波長活性領域における短い波長
輻射線の交差吸収は、適当な共鳴エネルギーレベルが存
在しないために、除外されるべきである。
【００３２】また、図１１Ａは、同じＨＩＳＢレーザの
電圧対電流特性も示す。低温閾値電圧は〜７．５Ｖであ
り、ピーク光パワーは〜９．５Ｖの印加バイアスで到達
した。２つのＩＳＢサブデバイスの設計電界、すなわ
ち、８．０μｍ及び５．２μｍについてそれぞれ４５ｋ
Ｖ／ｃｍ及び７５ｋＶ／ｃｍから、８．５６Ｖの動作電
圧が予測されたが、この値は測定値と非常に合致した。
短い波長のサブデバイスの設計電界（すなわち、７５ｋ
Ｖ／ｃｍ）では、長い波長のサブデバイスはもはや動作
しない。なぜなら、インジェクターグラウンド状態から
上部レーザ状態へのトンネル注入が不可能だからであ
る。従って、両方の波長についてレーザ動作が行われる
大きな動的電圧範囲（〜２Ｖ）を考慮すれば、各ＩＳＢ
サブデバイスが印加バイアスの適当なフラクションに割
り当てられたことは明白である。
電圧対電流特性も示す。低温閾値電圧は〜７．５Ｖであ
り、ピーク光パワーは〜９．５Ｖの印加バイアスで到達
した。２つのＩＳＢサブデバイスの設計電界、すなわ
ち、８．０μｍ及び５．２μｍについてそれぞれ４５ｋ
Ｖ／ｃｍ及び７５ｋＶ／ｃｍから、８．５６Ｖの動作電
圧が予測されたが、この値は測定値と非常に合致した。
短い波長のサブデバイスの設計電界（すなわち、７５ｋ
Ｖ／ｃｍ）では、長い波長のサブデバイスはもはや動作
しない。なぜなら、インジェクターグラウンド状態から
上部レーザ状態へのトンネル注入が不可能だからであ
る。従って、両方の波長についてレーザ動作が行われる
大きな動的電圧範囲（〜２Ｖ）を考慮すれば、各ＩＳＢ
サブデバイスが印加バイアスの適当なフラクションに割
り当てられたことは明白である。
【００３３】最後に、図１２は、図９の挿入図（ｂ）に
模式的に図示されている、“タップ形成”ＨＩＳＢレー
ザの性能を示す特性図である。このデバイス形状では、
上部の５．２μｍサブデバイスだけが電流閉じ込めを経
験し、下部の８．０μｍサブデバイスは広域構成を有
し、この構成により、複数の層の平面内におけるかなり
の電流拡散が可能になる。その結果、８．０μｍサブデ
バイスの場合、一層高い閾値電流が得られる。このＨＩ
ＳＢレーザは幅が１３μｍ（５．２μｍサブデバイスに
おける測定値である）で、長さが２．２５ｍｍであっ
た。このレーザは、１０Ｋヒートシンク温度において、
５．２μｍ輻射線の場合、１．２０Ａの閾値電流を示し
た。しかし、８．０μｍ輻射線の閾値電流は“タップ”
の回路構成に応じて変化する。“タップ”接点がオープ
ン回路構成において左側に存在した場合、測定された閾
値電流は２．２４Ａであった。しかし、“タップ”接点
が底部接点に短絡回路されていた場合、閾値電流は２．
３６Ａにまで増大する。これは５％の向上に相当する。
この閾値の僅かなシフトは“タップ”接点から引き出さ
れ、そして底部のサブデバイスをバイバスした電流によ
るものであった。８．０μｍサブデバイスのレーザ閾値
の一層大きな変調は、例えば、一層効率的な（すなわ
ち、一層厚いか又は高度にドープされた）“タップ”に
よるか若しくは深エッチングメサ構成により実行可能で
なければならない。いずれの場合も、この実験は、カス
ケード内へのタップ形成はＩＳＢレーザで有益に使用で
きるという原理の最初の証明を与えた。
模式的に図示されている、“タップ形成”ＨＩＳＢレー
ザの性能を示す特性図である。このデバイス形状では、
上部の５．２μｍサブデバイスだけが電流閉じ込めを経
験し、下部の８．０μｍサブデバイスは広域構成を有
し、この構成により、複数の層の平面内におけるかなり
の電流拡散が可能になる。その結果、８．０μｍサブデ
バイスの場合、一層高い閾値電流が得られる。このＨＩ
ＳＢレーザは幅が１３μｍ（５．２μｍサブデバイスに
おける測定値である）で、長さが２．２５ｍｍであっ
た。このレーザは、１０Ｋヒートシンク温度において、
５．２μｍ輻射線の場合、１．２０Ａの閾値電流を示し
た。しかし、８．０μｍ輻射線の閾値電流は“タップ”
の回路構成に応じて変化する。“タップ”接点がオープ
ン回路構成において左側に存在した場合、測定された閾
値電流は２．２４Ａであった。しかし、“タップ”接点
が底部接点に短絡回路されていた場合、閾値電流は２．
３６Ａにまで増大する。これは５％の向上に相当する。
この閾値の僅かなシフトは“タップ”接点から引き出さ
れ、そして底部のサブデバイスをバイバスした電流によ
るものであった。８．０μｍサブデバイスのレーザ閾値
の一層大きな変調は、例えば、一層効率的な（すなわ
ち、一層厚いか又は高度にドープされた）“タップ”に
よるか若しくは深エッチングメサ構成により実行可能で
なければならない。いずれの場合も、この実験は、カス
ケード内へのタップ形成はＩＳＢレーザで有益に使用で
きるという原理の最初の証明を与えた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＨＩＳＢ
は吸光器として機能することもでき、また、発光器とし
て機能することもできる。しかし、吸光器として機能す
る場合、ドーピングは、前記の設計方法に包含させるこ
とができる追加パラメータである。この点に関して、Ｉ
ＳＢ光デバイスは、（遷移の自然ライン幅にも拘わら
ず）ＩＳＢ遷移のピーク波長の両側において概ね透明で
ある。
は吸光器として機能することもでき、また、発光器とし
て機能することもできる。しかし、吸光器として機能す
る場合、ドーピングは、前記の設計方法に包含させるこ
とができる追加パラメータである。この点に関して、Ｉ
ＳＢ光デバイスは、（遷移の自然ライン幅にも拘わら
ず）ＩＳＢ遷移のピーク波長の両側において概ね透明で
ある。
【図１】従来技術による同質ＩＳＢ光デバイスの部分概
要断面図である。
要断面図である。
【図２】本発明の或る実施態様によるＨＩＳＢデバイス
の部分概要断面図である。
の部分概要断面図である。
【図３】図２の実施態様のような、本発明の或る実施態
様によるＨＩＳＢデバイスの概要ブロック図である。
様によるＨＩＳＢデバイスの概要ブロック図である。
【図４】代表的な中赤外光導波路の二次ドルーデ損失関
数（曲線Ｉ）と、本発明の別の実施態様によるＨＩＳＢ
デバイスの補正利得プロファイル（曲線II）との算出特
性図である。
数（曲線Ｉ）と、本発明の別の実施態様によるＨＩＳＢ
デバイスの補正利得プロファイル（曲線II）との算出特
性図である。
【図５】本発明の更に別の実施態様による、ＨＩＳＢ
と、補正されるべき特性を有する別の光デバイスとの直
列配列を包含するシステム又はサブシステムの概要ブロ
ック図である。
と、補正されるべき特性を有する別の光デバイスとの直
列配列を包含するシステム又はサブシステムの概要ブロ
ック図である。
【図６】本発明の更に別の実施態様による、図７に示さ
れるような約６．７５〜８．７５μｍの波長範囲におけ
る比較的フラットな利得プロファイルを生成するために
ＨＩＳＢデバイス全域における発振強度の変動を示す特
性図である。
れるような約６．７５〜８．７５μｍの波長範囲におけ
る比較的フラットな利得プロファイルを生成するために
ＨＩＳＢデバイス全域における発振強度の変動を示す特
性図である。
【図７】図６の実施態様の算出利得プロファイルを示す
特性図である。
特性図である。
【図８】本発明の１つ以上の実施態様により、本発明の
ＨＩＳＢデバイスを４種類の異なる波長で輻射線を同時
に発生させることを可能にする、４種類の異なる波長に
おいてピークを有するＨＩＳＢ光デバイスの算出利得プ
ロファイルを示す特性図である。
ＨＩＳＢデバイスを４種類の異なる波長で輻射線を同時
に発生させることを可能にする、４種類の異なる波長に
おいてピークを有するＨＩＳＢ光デバイスの算出利得プ
ロファイルを示す特性図である。
【図９】本発明の別の実施態様による２波長ＨＩＳＢレ
ーザのモード強度プロファイルを示す特性図である。こ
のプロファイルは、導波路層に対して垂直な方向で計算
され、かつ、８μｍ（点線）と５．２５μｍ（実線）の
放射波長について計算された。各スタックの活性領域
（ＲＴ及びＩ／Ｒ領域）の位置及びエクステントは、曲
線下部のハッチングされた領域により示される。挿入図
（ａ）は、２波長ＨＩＳＢレーザの深エッチング実施態
様の部分概要断面図であり、挿入図（ｂ）は、２波長Ｈ
ＩＳＢレーザのタップ形成カスケード実施態様の部分概
要断面図である。
ーザのモード強度プロファイルを示す特性図である。こ
のプロファイルは、導波路層に対して垂直な方向で計算
され、かつ、８μｍ（点線）と５．２５μｍ（実線）の
放射波長について計算された。各スタックの活性領域
（ＲＴ及びＩ／Ｒ領域）の位置及びエクステントは、曲
線下部のハッチングされた領域により示される。挿入図
（ａ）は、２波長ＨＩＳＢレーザの深エッチング実施態
様の部分概要断面図であり、挿入図（ｂ）は、２波長Ｈ
ＩＳＢレーザのタップ形成カスケード実施態様の部分概
要断面図である。
【図１０】図９の挿入図（ａ）に示されたタイプのラウ
ンド、深エッチングメサ、２波長ＨＩＳＢ発光器の電光
スペクトルを示す特性図である。これらの発光器は１０
Ｋのヒートシンク温度におけるパルスモードで動作され
た。点線の曲線はポンプ電流が１００ｍＡにおいて測定
されたスペクトルを示し、実線の曲線はポンプ電流が１
００ｍＡ〜４００ｍＡにおける、波長依存性収集効率の
補正されたスペクトルを示す。対応する電流密度は０．
８８，１．７７，２．６５及び３．５４ｋＡ／ｃｍ２で
あった。挿入図は２Ａのピークポンプ電流（すなわち、
閾値電流の約３倍）で動作される深エッチングリッジ導
波路ＨＩＳＢレーザに関する閾値以上の放射スペクトル
を示す。ファブリ・ペローモード上の観察された非単調
エンベロープはしばしば、結晶欠陥により引き起こされ
る、レーザリッジに沿ったサブキャビティの生成に対す
る属性である。実際、タップ形成カスケードデバイス内
のエッチング停止層の成長は、２つの成長チャンバ間で
ウエハを２回転送することを含む。従って、成長中断界
面では欠陥密度が高くなりやすい。図１２の挿入図
（ａ）は平滑なエンベロープを有するスペクトルを示
す。
ンド、深エッチングメサ、２波長ＨＩＳＢ発光器の電光
スペクトルを示す特性図である。これらの発光器は１０
Ｋのヒートシンク温度におけるパルスモードで動作され
た。点線の曲線はポンプ電流が１００ｍＡにおいて測定
されたスペクトルを示し、実線の曲線はポンプ電流が１
００ｍＡ〜４００ｍＡにおける、波長依存性収集効率の
補正されたスペクトルを示す。対応する電流密度は０．
８８，１．７７，２．６５及び３．５４ｋＡ／ｃｍ２で
あった。挿入図は２Ａのピークポンプ電流（すなわち、
閾値電流の約３倍）で動作される深エッチングリッジ導
波路ＨＩＳＢレーザに関する閾値以上の放射スペクトル
を示す。ファブリ・ペローモード上の観察された非単調
エンベロープはしばしば、結晶欠陥により引き起こされ
る、レーザリッジに沿ったサブキャビティの生成に対す
る属性である。実際、タップ形成カスケードデバイス内
のエッチング停止層の成長は、２つの成長チャンバ間で
ウエハを２回転送することを含む。従って、成長中断界
面では欠陥密度が高くなりやすい。図１２の挿入図
（ａ）は平滑なエンベロープを有するスペクトルを示
す。
【図１１】Ａ パルス化モードで動作される深エッチン
グ、リッジ導波路ＨＩＳＢレーザの、光パワー（Ｌ）出
力及び電圧（Ｖ）対電流（Ｉ）特性を示す特性図であ
る。レーザは幅が１２μｍで、長さが２．２５ｍｍであ
った。測定は５０〜３００Ｋのヒートシンク温度で行っ
た。図１１Ａは、８．０μｍにおける放射のＩ−Ｖ及び
Ｌ−Ｉ特性を示す特性図である。レーザは、約５０ｎｓ
の持続時間と約８４．２ｋＨｚの反復速度を有する電流
パルスによりパルス動作された。Ｂ パルス化モードで
動作される深エッチング、リッジ導波路ＨＩＳＢレーザ
の、光パワー（Ｌ）出力及び電圧（Ｖ）対電流（Ｉ）特
性を示す特性図である。レーザは幅が１２μｍで、長さ
が２．２５ｍｍであった。測定は５０〜３００Ｋのヒー
トシンク温度で行った。図１１Ｂは、５．２μｍの放射
波長におけるＬ−Ｉ特性（実線）と、検出器に同時に到
達する両方の導波路の光による非補正Ｌ−Ｉ特性（点
線）を示す特性図である。レーザは、約５０ｎｓの持続
時間と約８４．２ｋＨｚの反復速度を有する電流パルス
によりパルス動作された。
グ、リッジ導波路ＨＩＳＢレーザの、光パワー（Ｌ）出
力及び電圧（Ｖ）対電流（Ｉ）特性を示す特性図であ
る。レーザは幅が１２μｍで、長さが２．２５ｍｍであ
った。測定は５０〜３００Ｋのヒートシンク温度で行っ
た。図１１Ａは、８．０μｍにおける放射のＩ−Ｖ及び
Ｌ−Ｉ特性を示す特性図である。レーザは、約５０ｎｓ
の持続時間と約８４．２ｋＨｚの反復速度を有する電流
パルスによりパルス動作された。Ｂ パルス化モードで
動作される深エッチング、リッジ導波路ＨＩＳＢレーザ
の、光パワー（Ｌ）出力及び電圧（Ｖ）対電流（Ｉ）特
性を示す特性図である。レーザは幅が１２μｍで、長さ
が２．２５ｍｍであった。測定は５０〜３００Ｋのヒー
トシンク温度で行った。図１１Ｂは、５．２μｍの放射
波長におけるＬ−Ｉ特性（実線）と、検出器に同時に到
達する両方の導波路の光による非補正Ｌ−Ｉ特性（点
線）を示す特性図である。レーザは、約５０ｎｓの持続
時間と約８４．２ｋＨｚの反復速度を有する電流パルス
によりパルス動作された。
【図１２】図９の挿入図（ｂ）に示されたタイプのタッ
プ形成カスケードＨＩＳＢレーザに関するパルス化Ｌ−
Ｉ−Ｖ（Ｌは８．０μｍの波長におけるものである）特
性を示す特性図である。レーザは幅が１３μｍで、長さ
が２．２５ｍｍであり、１０Ｋのヒートシンク温度で動
作された。点線の特性曲線はオープン回路構成における
タップ接点により得られ、実線の特性曲線は底部接点と
短絡され、それにより８．０μｍレーザに対して比較的
小さなバイパス電流が与えられるタップ接点により測定
された。Ｉ−Ｖ特性はタップ接点と底部接点との間で測
定された。挿入図は２．３Ａのピークポンプ電流におい
て得られたスペクトルを示す。挿入図（ａ）はオープン
回路構成におけるタップ接点に関して測定され、挿入図
（ｂ）は短絡回路構成におけるタップ接点に関して測定
された。５．２μｍレーザはタップ接点構成に関係無く
発光した。
プ形成カスケードＨＩＳＢレーザに関するパルス化Ｌ−
Ｉ−Ｖ（Ｌは８．０μｍの波長におけるものである）特
性を示す特性図である。レーザは幅が１３μｍで、長さ
が２．２５ｍｍであり、１０Ｋのヒートシンク温度で動
作された。点線の特性曲線はオープン回路構成における
タップ接点により得られ、実線の特性曲線は底部接点と
短絡され、それにより８．０μｍレーザに対して比較的
小さなバイパス電流が与えられるタップ接点により測定
された。Ｉ−Ｖ特性はタップ接点と底部接点との間で測
定された。挿入図は２．３Ａのピークポンプ電流におい
て得られたスペクトルを示す。挿入図（ａ）はオープン
回路構成におけるタップ接点に関して測定され、挿入図
（ｂ）は短絡回路構成におけるタップ接点に関して測定
された。５．２μｍレーザはタップ接点構成に関係無く
発光した。
１０ 同質ＩＳＢ半導体発光器
１０’異質ＩＳＢ半導体発光器
１２ 下部クラッド領域（基板）
１４ コア領域
１６ 上部クラッド領域
１８ 電気的絶縁層
２０ 第１の電極
２２ 第２の電極
３０ 伝送媒体
４０ 送信機
５０ 利用デバイス（例えば、受信機）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 596077259
600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ,
Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ
ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
(72)発明者 フェデリコ キャパソ
アメリカ合衆国、07090 ニュージャージ
ー州、ウェストフィールド、ウェストブロ
ック ロード 42
(72)発明者 アルフレッド イー チョー
アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ
ー州、サミット、ケネス コート 11
(72)発明者 ラファエラ コロンベリー
アメリカ合衆国、07030 ニュージャージ
ー州、ホーボーケン、ガーデン ストリー
ト 51
(72)発明者 クレアー エフ グマクル
アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ
ー州、ニュー プロヴィンス、スプリング
フィールド アベニュー 1170
(72)発明者 ホック ミン グ
アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ
ー州、ニュー プロヴィンス、セントラル
アベニュー 467
(72)発明者 デボラ リー シボック
アメリカ合衆国、07059 ニュージャージ
ー州、ウォレン、プレインフィールド ア
ベニュー 16
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA11 AA12 CA05 CA34
CA40 CA58
5F049 MB07 NA01 NA10 NA11 NA12
QA16 QA19
5F073 AA74 CA07
Claims (11)
- 【請求項１】 多数のスタックされたインターサブバン
ド（ＩＳＢ）サブデバイスからなり、所定の機能を有す
る異質インターサブバンド（ＨＩＳＢ）光デバイスにお
いて、 前記サブデバイスのうちの少なくとも２つは、それぞれ
異なる利得／損失プロファイルを有し、かつ、 前記各利得／損失プロファイルは前記所定の機能を生成
するために相互に適合される、ことを特徴とする異質イ
ンターサブバンド（ＨＩＳＢ）光デバイス。 - 【請求項２】 前記サブデバイスは、ＩＳＢ遷移のピ
ークエネルギー、前記スタック内の各サブデバイスの
位置、前記遷移の発振強度、前記遷移のエネルギー
帯域幅、前記サブデバイスの全長及び前記サブデバ
イスのドーピングレベルなどの一連の特性パラメータを
有し、前記各利得／損失プロファイルは前記パラメータ
を相互に適合させることにより決定される、ことを特徴
とする請求項１に記載の光デバイス。 - 【請求項３】 前記ＨＩＳＢデバイスは、特定の波長範
囲の全域で利得／損失特性を有する第２のデバイスと組
合わせて動作するように設計されており、前記各利得／
損失プロファイルは、前記第２のデバイスの前記利得／
損失特性を補正する前記ＨＩＳＢデバイスにおける利得
／損失特性として前記所定の機能を生成するために相互
に適合される、ことを特徴とする請求項１に記載の光デ
バイス。 - 【請求項４】 前記ＨＩＳＢデバイスは、特定の波長範
囲の全域で非線形屈折率特性を有する第２のデバイスと
組合わせて動作するように設計されており、前記各利得
／損失プロファイルは、前記ＨＩＳＢデバイスが前記第
２のデバイスの前記非線形屈折率特性を補正する非線形
屈折率特性を有するように、前記所定の機能を生成する
ために相互に適合される、ことを特徴とする請求項１に
記載の光デバイス。 - 【請求項５】 前記各利得／損失プロファイルは、特定
の波長範囲の全域で比較的フラットな利得／損失プロフ
ァイルとして前記所定の機能を生成するために相互に適
合される、ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイ
ス。 - 【請求項６】 前記ＨＩＳＢデバイスは複数の異なる波
長で同時に動作するレーザからなる、ことを特徴とする
請求項１に記載の光デバイス。 - 【請求項７】 (イ)前記ＨＩＳＢデバイスを有する送信
機と、(ロ)前記ＨＩＳＢデバイスにより生成された、前
記波長における輻射線を受信する利用デバイスと、(ハ)
前記送信機を前記受信機に光学的に結合する伝送媒体と
を更に有する、ことを特徴とする請求項６に記載の光デ
バイス。 - 【請求項８】 前記各利得／損失プロファイルは、多数
の前記異なる波長においてピークを示す利得プロファイ
ルとして前記所定の機能を生成するために相互に適合さ
れる、ことを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。 - 【請求項９】 前記送信機及び前記受信機は、多数のチ
ャネルの波長分割多重化に基づいて動作し、かつ、前記
ＨＩＳＢデバイスにより放射された前記各波長における
輻射線は前記チャネルのうちの一つに対応する、ことを
特徴とする請求項８に記載の光デバイス。 - 【請求項１０】 前記各ＩＳＢサブデバイスは、放射遷
移領域と、この領域に隣接する注入／緩和領域を有す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。 - 【請求項１１】 所定の利得／損失プロファイル又は非
線形屈折率プロファイルを有し、 （ａ）上部及び下部クラッド層と、 （ｂ）前記クラッド領域間にスタックされた多数のイン
ターサブバンド（ＩＳＢ）活性領域を包含するコア領域
と、 （ｃ）光キャビティ共振器を形成する手段とからなり、 前記各活性領域は、複数の放射遷移領域と、該領域によ
りインターリーブされた複数の注入／緩和領域とを有
し、 前記活性領域は前記共振器内に配置されている、異質異
質インターサブバンド（ＨＩＳＢ）光デバイスにおい
て、 前記活性領域のうちの少なくとも２つは相互に異なり、 前記領域は、ＩＳＢ遷移のピークエネルギー、前記
スタック内の各サブデバイスの位置、前記遷移の発振
強度、前記遷移のエネルギー帯域幅、前記活性領域
の全長及び前記領域のドーピングレベルなどの一連の
特性パラメータを有し、 前記パラメータは前記所定のプロファイルを生成するた
めに相互に適合される、ことを特徴とするＨＩＳＢ光デ
バイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/883,542 US6728282B2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Engineering the gain/loss profile of intersubband optical devices having heterogeneous cascades |
| US09/883542 | 2001-06-18 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003008148A true JP2003008148A (ja) | 2003-01-10 |
| JP2003008148A5 JP2003008148A5 (ja) | 2005-07-14 |
| JP4215984B2 JP4215984B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=25382786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002035179A Expired - Fee Related JP4215984B2 (ja) | 2001-06-18 | 2002-02-13 | 異質インターサブバンド（ｈｉｓｂ）光デバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6728282B2 (ja) |
| JP (1) | JP4215984B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010514163A (ja) * | 2006-12-15 | 2010-04-30 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 広帯域波長可変シングルモード量子カスケードレーザ光源およびセンサ |
| JP2013205113A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | National Institute Of Information & Communication Technology | 多波長測定装置 |
| JP2019192712A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光半導体素子、及び、光半導体素子の製造方法 |
| US20210399526A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface-emitting quantum cascade laser |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7010010B2 (en) * | 2003-06-19 | 2006-03-07 | Lucent Technologies, Inc. | Broadband cascade light emitters |
| JP4224041B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2009-02-12 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光ディスク装置および光伝送システム |
| US20120091916A1 (en) | 2010-10-14 | 2012-04-19 | Humboldt-Universitat Zu Berlin | Radiation source |
| US9088126B2 (en) | 2013-10-17 | 2015-07-21 | The Trustees Of Princeton University | Single-mode quantum cascade lasers with enhanced tuning range |
| US11031753B1 (en) * | 2017-11-13 | 2021-06-08 | The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Extracting the fundamental mode in broad area quantum cascade lasers |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5126803A (en) * | 1991-03-11 | 1992-06-30 | The Boeing Company | Broadband quantum well LED |
| US5509025A (en) | 1994-04-04 | 1996-04-16 | At&T Corp. | Unipolar semiconductor laser |
| US5457709A (en) | 1994-04-04 | 1995-10-10 | At&T Ipm Corp. | Unipolar semiconductor laser |
| US6055254A (en) | 1998-09-23 | 2000-04-25 | Lucent Technologies Inc. | Quantum cascade light emitter with pre-biased internal electronic potential |
| US6148012A (en) | 1998-10-21 | 2000-11-14 | Lucent Technologies Inc. | Multiple wavelength quantum cascade light source |
| US6324199B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-11-27 | Lucent Technologies Inc. | Intersubband light source with separate electron injector and reflector/extractor |
| US6463088B1 (en) * | 2000-07-07 | 2002-10-08 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
-
2001
- 2001-06-18 US US09/883,542 patent/US6728282B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035179A patent/JP4215984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010514163A (ja) * | 2006-12-15 | 2010-04-30 | プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ | 広帯域波長可変シングルモード量子カスケードレーザ光源およびセンサ |
| JP2013205113A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | National Institute Of Information & Communication Technology | 多波長測定装置 |
| JP2019192712A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光半導体素子、及び、光半導体素子の製造方法 |
| JP7109241B2 (ja) | 2018-04-20 | 2022-07-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光半導体素子、及び、光半導体素子の製造方法 |
| US20210399526A1 (en) * | 2020-06-19 | 2021-12-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface-emitting quantum cascade laser |
| JP2024159785A (ja) * | 2020-06-19 | 2024-11-08 | 株式会社東芝 | 面発光型量子カスケードレーザ |
| JP7751700B2 (ja) | 2020-06-19 | 2025-10-08 | 株式会社東芝 | 面発光型量子カスケードレーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020191658A1 (en) | 2002-12-19 |
| JP4215984B2 (ja) | 2009-01-28 |
| US6728282B2 (en) | 2004-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2190843C (en) | Long wavelength, vertical cavity surface emitting laser with vertically integrated optical pump | |
| Gmachl et al. | High-power λ≈ 8 μ m quantum cascade lasers with near optimum performance | |
| Faist et al. | Vertical transition quantum cascade laser with Bragg confined excited state | |
| Gmachl et al. | Quantum cascade lasers with a heterogeneous cascade: Two-wavelength operation | |
| EP0390167B1 (en) | Semiconductor laser device having plurality of layers for emitting lights of different wavelengths and method of driving the same | |
| JP2001511604A (ja) | トンネル・コンタクト・ホール・ソースを有する半導体装置及び方法 | |
| US6836499B2 (en) | Optical amplifier for quantum cascade laser | |
| Tredicucci et al. | Surface plasmon quantum cascade lasers at λ∼ 19 μ m | |
| US6594297B1 (en) | Laser apparatus in which surface-emitting semiconductor is excited with semiconduct laser element and high-order oscillation modes are suppressed | |
| JP2003202529A (ja) | 半導体光変調器および半導体発光装置および波長可変レーザ装置および多波長レーザ装置および光伝送システム | |
| JP2010541195A (ja) | オプトエレクトロニクスコンポーネント | |
| TW200814479A (en) | Semiconductor laser device | |
| US20200185885A1 (en) | Unipolar light devices integrated with foreign substrates and methods of fabrication | |
| JP5160708B2 (ja) | サブバンド間超格子光エミッタおよび量子カスケード超格子レーザ | |
| US6810065B1 (en) | Low electrical resistance n-type mirror for optoelectronic devices | |
| US6907056B2 (en) | Semiconductor light sources with doping gradients in optical confinement layers for improved device efficiency | |
| JP2669374B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2009518833A (ja) | 広帯域スペクトル発光を有するレーザ光源 | |
| JP2003008148A (ja) | 異質インターサブバンド（ｈｉｓｂ）光デバイス | |
| US8693894B2 (en) | Gain clamped optical device for emitting LED mode light | |
| JP2004179206A (ja) | 光半導体装置および光伝送モジュール、光増幅モジュール | |
| JP2007219561A (ja) | 半導体発光装置 | |
| Larsson et al. | A 980 nm pseudomorphic single quantum well laser for pumping erbium-doped optical fiber amplifiers | |
| WO2010022526A2 (en) | Superluminescent diode, or amplifier chip | |
| Ungar et al. | GaAlAs window lasers emitting 500 mW CW in fundamental mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041111 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070521 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070821 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070824 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080305 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080703 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080814 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081014 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081105 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |