JP2003318489A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
- Publication number
- JP2003318489A JP2003318489A JP2002123130A JP2002123130A JP2003318489A JP 2003318489 A JP2003318489 A JP 2003318489A JP 2002123130 A JP2002123130 A JP 2002123130A JP 2002123130 A JP2002123130 A JP 2002123130A JP 2003318489 A JP2003318489 A JP 2003318489A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- light
- laser
- photodiode
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】所望する輝度のレーザ光を得ることができ、し
かも長期にわたり使用することが可能な消費電力の小さ
い半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】pn接合を有した発光層3を一対のミラー
層4で挟持してなる共振器2を備え、前記発光層3に電
力を印加して発光層3内で光を発生させ、一対のミラー
層4間で、波長が異なる2つの光を共振・増幅させると
ともに、該共振・増幅させた2つのレーザ光を前記ミラ
ー層4の一方側より出射させる半導体レーザ装置であっ
て、前記共振器2は、レーザ光が出射されるミラー層4
上に、一方のレーザ光を透過し、且つ他方のレーザ光を
吸収するフォトダイオード5を有するように半導体レー
ザ装置を構成する。
(57) Abstract: Provided is a semiconductor laser device which can obtain laser light having a desired luminance and which can be used for a long time and has low power consumption. A light emitting layer having a pn junction is sandwiched between a pair of mirror layers, and a power is applied to the light emitting layer to generate light in the light emitting layer. A semiconductor laser device that resonates and amplifies two light beams having different wavelengths between the mirror layers 4 and emits the two resonated and amplified laser beams from one side of the mirror layer 4. The device 2 has a mirror layer 4 from which laser light is emitted.
The semiconductor laser device is configured so as to have a photodiode 5 that transmits one laser beam and absorbs the other laser beam.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用光源等と
して好適に用いられる半導体レーザ装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device preferably used as a light source for optical communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、光通信用光源等として半導体
レーザ装置が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor laser device has been used as a light source for optical communication.
【0003】かかる従来の半導体レーザ装置としては、
例えば、pn接合を有したGaAs等の化合物半導体か
ら成る発光層を、AlAsやGaAs等の2種類の化合
物半導体を交互に周期的に積層することにより形成され
る一対のミラー層で挟持してなる共振器を備えたものが
知られており、前記発光層に電力を印加して発光層内で
光を発生させ、一対のミラー層間で光を共振・増幅させ
るとともに、該共振・増幅させたレーザ光を前記ミラー
層の一方側より出射させることによって半導体レーザ装
置として機能する。As such a conventional semiconductor laser device,
For example, a light emitting layer made of a compound semiconductor such as GaAs having a pn junction is sandwiched by a pair of mirror layers formed by alternately laminating two types of compound semiconductors such as AlAs and GaAs. It is known that a resonator is provided, and electric power is applied to the light emitting layer to generate light in the light emitting layer to cause resonance / amplification of the light between a pair of mirror layers, and the laser which has been subjected to the resonance / amplification. By emitting light from one side of the mirror layer, it functions as a semiconductor laser device.
【0004】このような半導体レーザ装置の上方には、
レーザ光の光強度を検出するためのフォトダイオードが
配設されており、かかるフォトダイオードによってレー
ザ光の一部を吸収して強度をモニタリングし、得られた
強度情報に基づいて発光層への印加電力の調整を行うこ
とにより、レーザ光の強度を設定するようにしていた。Above such a semiconductor laser device,
A photodiode is provided to detect the light intensity of the laser light, the photodiode absorbs a portion of the laser light to monitor the intensity, and the intensity is applied to the light emitting layer based on the obtained intensity information. The intensity of the laser beam is set by adjusting the power.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体レーザ装置においては、ミラー層上のフ
ォトオードでレーザ光の強度をモニタリングする際、レ
ーザ光の一部がフォトダイオードに吸収されることか
ら、その分だけ外部へ放出されるレーザ光の強度が低下
することとなり、それ故、フォトダイオードより得られ
た強度情報に基づいて発光層への印加電力を調整して
も、レーザ光の強度を所望する値に設定することが困難
であるという欠点を有していた。However, in the above-mentioned conventional semiconductor laser device, when the intensity of the laser beam is monitored by the photo diode on the mirror layer, a part of the laser beam is absorbed by the photodiode. Therefore, the intensity of the laser light emitted to the outside is reduced by that amount.Therefore, even if the power applied to the light emitting layer is adjusted based on the intensity information obtained from the photodiode, the intensity of the laser light is reduced. Had a drawback that it was difficult to set the desired value.
【0006】また上記欠点を解消すべく、フォトダイオ
ードによって吸収された光強度の低下分を補うべく、通
常よりも大きい電力を発光層に印加することにより、レ
ーザ光を所望する強度に設定することも考えられるが、
このような場合、半導体レーザ装置の消費電力が大きく
なる上に、発光層への負荷が大きいことに起因して発光
層の結晶性が悪くなり、半導体レーザ装置の発光寿命が
低下するという欠点を有していた。Further, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, in order to compensate for the decrease in the light intensity absorbed by the photodiode, a power higher than usual is applied to the light emitting layer to set the laser light to a desired intensity. Can be considered,
In such a case, the semiconductor laser device consumes a large amount of power, and the load on the light emitting layer is large, so that the crystallinity of the light emitting layer is deteriorated and the light emission life of the semiconductor laser device is shortened. Had.
【0007】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので
あり、その目的は、所望する輝度のレーザ光を得ること
ができ、しかも長期にわたり使用することが可能な消費
電力の小さい半導体レーザ装置を提供することにある。The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to obtain a semiconductor laser device having a desired brightness and capable of being used for a long period of time with low power consumption. To provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、pn接合を有した発光層を一対のミラー層で挟持
してなる共振器を備え、前記発光層に電力を印加して発
光層内で光を発生させ、一対のミラー層間で、波長が異
なる2つの光を共振・増幅させるとともに、該共振・増
幅させた2つのレーザ光を前記ミラー層の一方側より出
射させる半導体レーザ装置であって、前記共振器は、レ
ーザ光が出射されるミラー層上に、一方のレーザ光を透
過し、且つ他方のレーザ光を吸収するフォトダイオード
を有していることを特徴とするものである。A semiconductor laser device of the present invention comprises a resonator in which a light emitting layer having a pn junction is sandwiched by a pair of mirror layers, and electric power is applied to the light emitting layer to emit light. A semiconductor laser device that generates light inside a pair of mirror layers, resonates and amplifies two lights having different wavelengths, and emits the two resonance and amplified laser beams from one side of the mirror layer. The resonator is characterized in that it has a photodiode, which transmits one laser beam and absorbs the other laser beam, on a mirror layer from which the laser beam is emitted. .
【0009】また、本発明の半導体レーザ装置は、前記
2つのレーザ光の強度が、発光層に印加される電力の上
昇に伴い、互いの発光強度間に略一定の相関関係を保ち
つつ漸次増加する特性を有し、且つ他方のレーザ光の強
度が、一方のレーザ光の強度の5%〜70%であること
を特徴とするものである。Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the intensities of the two laser beams gradually increase with an increase in the power applied to the light emitting layer while maintaining a substantially constant correlation between the respective emission intensities. And the intensity of the other laser beam is 5% to 70% of the intensity of the one laser beam.
【0010】更に、本発明の半導体レーザ装置は、前記
フォトダイオードが吸収・検出する他方のレーザ光の強
度をモニタリングし、得られた強度情報に基づいて発光
層への印加電力が調整されることを特徴とするものであ
る。Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the intensity of the other laser beam absorbed and detected by the photodiode is monitored, and the power applied to the light emitting layer is adjusted based on the obtained intensity information. It is characterized by.
【0011】本発明の半導体レーザ装置によれば、強度
が互いに略一定の相関関係を有し、且つ波長が異なる2
つのレーザ光を共振器を構成するミラー層より出射させ
るとともに、該レーザ光が出射されるミラー層上に、光
通信用光源等のメイン光源として利用される一方のレー
ザ光を透過し、且つ該一方のレーザ光の強度情報を得る
ためのモニタリング用光源として利用される他方のレー
ザ光を吸収するフォトダイオードを設け、かかるフォト
ダイオードによって得られた他方のレーザ光の強度情報
に基づいて発光層への印加電力を調整することにより、
一方のレーザ光を所望する強度に設定することができ
る。従って、メイン光源として利用されるレーザ光の多
くがフォトダイオードによって吸収されてその強度が低
下するといった不具合が有効に防止され、所望する輝度
で発光するレーザ光を得ることが可能な高性能の半導体
レーザ装置が実現される。According to the semiconductor laser device of the present invention, the intensities have a substantially constant correlation with each other and the wavelengths are different from each other.
Two laser beams are emitted from the mirror layer forming the resonator, and one laser beam used as a main light source such as a light source for optical communication is transmitted on the mirror layer from which the laser beams are emitted, and Providing a photodiode that absorbs the other laser beam used as a monitoring light source for obtaining the intensity information of the one laser beam, and to the light emitting layer based on the intensity information of the other laser beam obtained by the photodiode By adjusting the applied power of
One of the laser beams can be set to have a desired intensity. Therefore, the problem that most of the laser light used as the main light source is absorbed by the photodiode and the intensity thereof is lowered is effectively prevented, and a high-performance semiconductor capable of obtaining laser light emitting at a desired brightness. A laser device is realized.
【0012】しかもこの場合、一方のレーザ光はフォト
ダイオードを透過し、その強度が低下することはほとん
どないことから、一方のレーザ光の強度低下分を補うた
めに通常よりも大きな電力を発光層に印加する必要がな
く、従って、半導体レーザ装置の消費電力を小さく維持
することができる上に、発光層への負荷を極力小さくし
て発光層の結晶性を良好な状態に保ち、半導体レーザ装
置を長期にわたり使用することができるという利点もあ
る。Further, in this case, one of the laser beams passes through the photodiode, and its intensity is hardly reduced. Therefore, in order to compensate for the intensity reduction of the one laser beam, a power larger than usual is emitted from the light emitting layer. Therefore, the power consumption of the semiconductor laser device can be kept small, and the load on the light emitting layer can be minimized to keep the crystallinity of the light emitting layer in a good state. There is also an advantage that can be used for a long time.
【0013】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、前記フォトダイオードを、レーザ光が出射されるミ
ラー層上に直に被着させた状態で形成したことから、ミ
ラー層より出射される他方のレーザ光の多くがフォトダ
イオード内に入射されることとなり、フォトダイオード
の光検出精度をより高めることが可能となる。Further, according to the semiconductor laser device of the present invention, since the photodiode is formed directly on the mirror layer from which laser light is emitted, it is emitted from the mirror layer. Most of the laser light of (1) is incident on the photodiode, and the light detection accuracy of the photodiode can be further improved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る半
導体レーザ装置の断面図であり、図中の1は単結晶基
板、2は共振器、3は発光層、4はミラー層、5はフォ
トダイオードである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a single crystal substrate, 2 is a resonator, 3 is a light emitting layer, 4 is a mirror layer, and 5 is a photodiode. .
【0015】前記単結晶基板1は、例えばGaAs等の
化合物半導体により円形状や三角形状、四角形状等、種
々の形状に形成されており、その上面に共振器2や図示
しない電極等が設けられ、これらを支持する支持母材と
して機能する。The single crystal substrate 1 is formed of a compound semiconductor such as GaAs into various shapes such as a circular shape, a triangular shape, and a quadrangular shape, and a resonator 2 and electrodes (not shown) are provided on the upper surface thereof. , Which functions as a support base material for supporting these.
【0016】このような単結晶基板1は、GaAsから
成る場合、例えば、従来周知のバーチカル・ブリッジマ
ン法(VB法)等によって形成したGaAsのインゴッ
ト(塊)を所定厚みにスライスし、これを表面研磨する
ことによって製作される。When such a single crystal substrate 1 is made of GaAs, for example, a GaAs ingot (lump) formed by a conventionally well-known vertical Bridgman method (VB method) or the like is sliced into a predetermined thickness, and this is sliced. It is manufactured by polishing the surface.
【0017】また前記単結晶基板1の上面に設けられる
共振器2は、pn接合を有した発光層3を一対のミラー
層4で挟持した構造を有している。The resonator 2 provided on the upper surface of the single crystal substrate 1 has a structure in which a light emitting layer 3 having a pn junction is sandwiched between a pair of mirror layers 4.
【0018】前記発光層3は、InaAlbGa1-a-bA
scPdN1-c-d(ただし、a,b,c,dは0≦a≦1、0
≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1、0≦a+b≦1、
0≦c+d≦1を満たす値)等のGaAs系単結晶薄膜
からなるp型半導体層及びn型半導体層を順次積層する
ことにより形成されたpn接合を有しており、かかる発
光層3に図示しない電極を介して所定の電力が印加され
ると、n型半導体層中に正孔が、p型半導体層中に電子
がそれぞれ注入され、両者をpn接合付近で再結合させ
ることによって発光層3が発光し、該発光した光を発光
層3の内部で共振・増幅させてレーザ光が外部へ放出さ
れる。The light emitting layer 3 is made of In a Al b Ga 1 -ab A
s c P d N 1-cd (where a, b, c, d are 0 ≦ a ≦ 1, 0
≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ a + b ≦ 1,
(A value satisfying 0 ≦ c + d ≦ 1) has a pn junction formed by sequentially stacking a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer made of a GaAs-based single crystal thin film, and the light-emitting layer 3 is illustrated. When a predetermined electric power is applied through the non-electrode, holes are injected into the n-type semiconductor layer and electrons are injected into the p-type semiconductor layer, respectively, and both are recombined in the vicinity of the pn junction, whereby the light emitting layer 3 Emits light, the emitted light is resonated and amplified inside the light emitting layer 3, and the laser light is emitted to the outside.
【0019】また、前記発光層3は、その膜厚(t)が
下記式の関係を満足するように設定されており、これに
よって発光層内部で共振・増幅される光が波長の異なる
2つのレーザ光L1,L2(レーザ光L1の波長をλ1、
レーザ光L2の波長をλ2とする。ただしλ1>λ2)を有
するようになる。例えば、発光層3がGaAsから成る
場合(GaAsの屈折率n=3.53)、その膜厚
(t)を約0.84μmに設定すれば、l=7,k=1
として、λ1=850×10― 9m,λ2=744×10―
9mの波長を有する2つのレーザ光L1,L2が発光層3
の内部で共振・増幅されることとなる。Further, the light emitting layer 3 is set so that the film thickness (t) thereof satisfies the relationship of the following formula, whereby light resonated and amplified inside the light emitting layer has two different wavelengths. Laser light L 1 , L 2 (wavelength of laser light L 1 is λ 1 ,
The wavelength of the laser beam L 2 is λ 2 . However, λ 1 > λ 2 ). For example, when the light emitting layer 3 is made of GaAs (the refractive index of GaAs is n = 3.53), and the thickness (t) is set to about 0.84 μm, l = 7 and k = 1.
As, λ 1 = 850 × 10 - 9 m, λ 2 = 744 × 10 -
Two laser beams L 1 and L 2 having a wavelength of 9 m are emitted from the light emitting layer 3
It will be resonated and amplified inside.
【0020】[0020]
【数1】 [Equation 1]
【0021】層3の形成が容易になることから、lは
「l≧4」の関係式を満たす自然数に、kは1もしくは
2に設定することが好ましい。は、他方のレーザ光L2
の強度が一方のレーザ光L1の強度の5%〜70%に設
定され、これらの強度は発光層3に印加される電力の上
昇に伴い、互いの発光強度間に略一定の相関関係を保ち
つつ漸次増加する特性を有しており、のインれるるん一
方のレーザ光L1は後述するフォトダイオード5を透過
し、光通信等に使用されるメイン光源として利用され、
他方のレーザ光L2は、一部がフォトダイオード5によ
って吸収され、その強度がモニタリングされるようにな
っている。Since it is easy to form the layer 3, it is preferable to set l to a natural number satisfying the relational expression of "l ≧ 4" and k to 1 or 2. Is the other laser beam L 2
Is set to 5% to 70% of the intensity of one laser beam L 1 , and these intensities have a substantially constant correlation with each other as the power applied to the light emitting layer 3 increases. It has a characteristic that the laser light L 1 gradually increases while keeping the same, and the laser light L 1 which is one of the light sources is transmitted through a photodiode 5 described later and is used as a main light source used for optical communication or the like.
Part of the other laser beam L 2 is absorbed by the photodiode 5 and its intensity is monitored.
【0022】尚、前記発光層3は、例えば、従来周知の
MOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor Deposit
ion)法等を採用し、AlGaAs等のGaAs系単結
晶薄膜を単結晶基板1側のミラー層4の上面に順次、エ
ピタキシャル成長させることによって所定厚みに形成さ
れる。The light emitting layer 3 is formed, for example, by a well-known MOCVD method (Metal Organic Chemical Vapor Deposit).
ion) method or the like, and a GaAs-based single crystal thin film such as AlGaAs is sequentially epitaxially grown on the upper surface of the mirror layer 4 on the single crystal substrate 1 side to have a predetermined thickness.
【0023】更に、前記発光層3を挟持する一対のミラ
ー層4は、GaAsやAlGaAs等、2種類の単結晶
薄膜を交互に周期的(20周期〜30周期)に積層した
構造を有しており、これら一対のミラー層4間で、波長
が異なる2つのレーザ光L1,L2を共振・増幅させると
ともに、該共振・増幅させた2つのレーザ光L1,L 2を
前記ミラー層4の一方側より出射させる作用を為す。Further, a pair of mirrors sandwiching the light emitting layer 3 is provided.
Layer 4 is made of two types of single crystals such as GaAs and AlGaAs
Thin films were alternately laminated periodically (20 to 30 cycles)
It has a structure, and the wavelength between these pair of mirror layers 4 is
Two laser beams L with different1, L2Resonance and amplification
Both, the two laser beams L that are resonated and amplified1, L 2To
It has the function of emitting light from one side of the mirror layer 4.
【0024】尚、前記一対のミラー層4は、例えば、従
来周知のMOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)法等を採用し、GaAs及びAlGaA
sの単結晶薄膜を前記単結晶基板1上や発光層3上に交
互にエピタキシャル成長させることによって各ミラー層
4が0.5μm〜2.0μmの厚みに形成されるそし
て、前記共振器2は、レーザ光が出射されるミラー層4
の一部上面にフォトダイオード5を有している。The pair of mirror layers 4 may be formed, for example, by the well-known MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor) method.
Deposition) method is adopted, and GaAs and AlGaA
Each mirror layer 4 is formed to a thickness of 0.5 μm to 2.0 μm by alternately epitaxially growing a single crystal thin film of s on the single crystal substrate 1 or the light emitting layer 3, and the resonator 2 is Mirror layer 4 from which laser light is emitted
Has a photodiode 5 on a part of its upper surface.
【0025】前記フォトダイオード5は、例えばAlG
aAsやInGaAs等の単結晶薄膜からなるp型半導
体層及びn型半導体層を順次積層した構造を有してお
り、その内部に上述した2つのレーザ光L1,L2が入射
されると、一方のレーザ光L1が透過し、且つ他方のレ
ーザ光L2が吸収されるとともに、該吸収されたレーザ
光L2によってpn接合付近で電子と正孔が発生し、電
子がn型半導体層に、正孔がp型半導体層にそれぞれ注
入され、これらを図示しない電極を介して電気信号とし
て抽出することで他方のレーザ光L2の強度がモニタリ
ングされる。The photodiode 5 is, for example, AlG.
It has a structure in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer made of a single crystal thin film such as aAs or InGaAs are sequentially stacked, and when the above-mentioned two laser beams L 1 and L 2 are incident therein, One laser beam L 1 is transmitted and the other laser beam L 2 is absorbed, and the absorbed laser beam L 2 generates electrons and holes near the pn junction, and the electrons are n-type semiconductor layers. Then, holes are respectively injected into the p-type semiconductor layer, and these are extracted as an electric signal through an electrode (not shown) to monitor the intensity of the other laser beam L 2 .
【0026】一方、上述した如く、前記一対のミラー層
4の一方側より出射される2つのレーザ光L1,L2は、
その強度が互いに略一定の相関関係を有しているため、
前記フォトダイオード5によりモニタリングされた他方
のレーザ光L2の強度情報と、図2に示す換算テーブル
とから一方のレーザ光L1の強度を算出することがで
き、一方のレーザ光L1の強度がわかる。例えば、フォ
トダイオード5によってモニタリングされた他方のレー
ザ光L2の強度が1.5mWである場合、図2に示す換
算テーブルより一方のレーザ光L1の強度は3.0mW
であることがわかる。このとき、所望する一方のレーザ
光L1の強度が6.0mWであれば、前記換算テーブル
より他方のレーザ光L2を3.0mWの強度で発光させ
ればよいことがわかるので、発光層3への印加電力を1
3.5mWに調整すればよい。On the other hand, as described above, the two laser beams L 1 and L 2 emitted from one side of the pair of mirror layers 4 are
Since their intensities have a substantially constant correlation with each other,
Other and the intensity information of the laser beam L 2, which was monitored by the photodiode 5, can be calculated one of the intensity of the laser light L 1 from the conversion table shown in FIG. 2, one of the intensity of the laser beam L 1 I understand. For example, when the intensity of the other laser beam L 2 monitored by the photodiode 5 is 1.5 mW, the intensity of the one laser beam L 1 is 3.0 mW from the conversion table shown in FIG.
It can be seen that it is. At this time, if the desired intensity of one laser beam L 1 is 6.0 mW, it can be seen from the conversion table that the other laser beam L 2 should be emitted with an intensity of 3.0 mW. The power applied to 3 is 1
It should be adjusted to 3.5 mW.
【0027】このように、フォトダイオード5によりモ
ニタリングされた他方のレーザ光L 2の強度情報に基づ
いて発光層3への印加電力を調整することにより、一方
のレーザ光L1を所望する強度に設定することができる
ため、メイン光源として利用される一方のレーザ光L1
がフォトダイオード5によって吸収されるといった不具
合が有効に防止され、所望する輝度で発光するレーザ光
を得ることが可能な高性能の半導体レーザ装置が実現さ
れる。In this way, the photodiode 5 can
The other laser light L that has been annealed 2Based on the strength information of
By adjusting the power applied to the light emitting layer 3,
Laser light L1Can be set to the desired strength
Therefore, the one laser light L used as the main light source1
Is absorbed by the photodiode 5
Laser light that emits light with the desired brightness.
High-performance semiconductor laser device capable of achieving
Be done.
【0028】しかもこの場合、一方のレーザ光L1はフ
ォトダイオード5を透過し、その強度が低下することは
ほとんどないことから、レーザ光L1の強度低下分を補
うために通常よりも大きな電力を発光層3に印加する必
要がなく、従って、半導体レーザ装置の消費電力を小さ
く維持することができる上に、発光層3への負荷を極力
小さくして発光層3の結晶性を良好な状態に保ち、半導
体レーザ装置を長期にわたり使用することができるとい
う利点もある。Further, in this case, one of the laser beams L 1 is transmitted through the photodiode 5 and its intensity hardly decreases. Therefore, in order to make up for the intensity reduction of the laser beam L 1, a larger power than usual is used. Is not required to be applied to the light emitting layer 3, so that the power consumption of the semiconductor laser device can be kept small, and the load on the light emitting layer 3 can be minimized so that the crystallinity of the light emitting layer 3 is good. Therefore, there is an advantage that the semiconductor laser device can be used for a long period of time.
【0029】また、前記フォトダイオード5は、レーザ
光L1,L2が出射されるミラー層4の上面に直に被着さ
せた状態で形成されていることから、ミラー層4より出
射される他方のレーザ光L2の多くがフォトダイオード
5内に入射されることとなり、フォトダイオード5の光
検出精度をより高めることが可能となる。Further, since the photodiode 5 is formed so as to be directly attached to the upper surface of the mirror layer 4 from which the laser beams L 1 and L 2 are emitted, the photodiode 5 is emitted from the mirror layer 4. Most of the other laser beam L 2 is incident on the photodiode 5, and the light detection accuracy of the photodiode 5 can be further improved.
【0030】尚、前記フォトダイオード5を、上記2つ
のレーザ光L1,L2のうち、他方のレーザ光(波長
λ2)を吸収し、一方のレーザ光(波長λ1)を透過させ
るようにするためには、フォトダイオード5を構成する
材料を調整することにより、フォトダイオード5に吸収
されるレーザ光の波長λとフォトダイオード5の吸収係
数αとの関係を示すグラフにおいて、かかる曲線が不連
続となる領域における波長λxが、透過させるレーザ光
L1の波長λ1と吸収させるレーザ光L2の波長λ2との間
に位置するように設定すればよく(図3参照)、例え
ば、フォトダイオード5がAlxGa1-xAs(0<x<
1)からなる場合に、一方のレーザ光L1の波長λ1が8
50×10-9m、他方のレーザ光L2の波長λ2が744
×10-9mであるとき、xを0.05≦x≦0.20の
範囲に調整することにより、波長λxは波長λ1と波長λ
2の間に設定される。このとき、xの値を0.20より
も大きくすると、波長λxが波長λ2よりも小さくなるた
め、波長λ2におけるフォトダイオード5の吸収係数α
が極端に小さくなり、他方のレーザ光L2をフォトダイ
オード5で吸収することが困難となる。一方、xの値を
0.05よりも小さくすると、波長λxが波長λ1より大
きくなるため、波長λ1におけるフォトダイオード5の
吸収係数αが極端に大きくなり、他方のレーザ光L2の
みならず、一方のレーザ光L1も吸収し、一方のレーザ
光L1の強度を低下させてしまう。従って、フォトダイ
オード5がAlxGa1-xAs(0<x<1)からなる場
合に、透過させる一方のレーザ光L1の波長λ1が850
×10-9m、吸収させる他方のレーザ光L2の波長λ2が
744×10-9mであるとき、xを0.05≦x≦0.
20の範囲に調整することが好ましい。このようなフォ
トダイオード5は、AlGaAsから成る場合、例え
ば、従来周知のMOCVD法(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法等を採用し、AlGaAsから
なる単結晶薄膜をミラー層4の上面に順次、エピタキシ
ャル成長させることによって2μm〜10μmの厚みに
形成される。The photodiode 5 absorbs the other laser beam (wavelength λ 2 ) of the two laser beams L 1 and L 2 and transmits one laser beam (wavelength λ 1 ). In order to achieve the above, in the graph showing the relationship between the wavelength λ of the laser light absorbed by the photodiode 5 and the absorption coefficient α of the photodiode 5, by adjusting the material forming the photodiode 5, wavelength lambda x in the discontinuous become regions may be set so as to be positioned between the wavelength lambda 2 of the laser beam L 2 to absorption wavelength lambda 1 and the laser light L 1 to be transmitted (see FIG. 3), For example, if the photodiode 5 is Al x Ga 1-x As (0 <x <
1), the wavelength λ 1 of one laser beam L 1 is 8
50 × 10 -9 m, the wavelength lambda 2 of the other laser beam L 2 is 744
When x10 −9 m, the wavelength λ x is adjusted to the wavelength λ 1 and the wavelength λ by adjusting x in the range of 0.05 ≦ x ≦ 0.20.
Set between 2 In this case, the larger than 0.20 the value of x, the wavelength lambda x is smaller than the wavelength lambda 2, the absorption coefficient of the photodiode 5 at a wavelength lambda 2 alpha
Becomes extremely small, and it becomes difficult for the photodiode 5 to absorb the other laser beam L 2 . On the other hand, when less than 0.05 the value of x, the wavelength lambda x is greater than the wavelength lambda 1, the absorption coefficient of the photodiode 5 alpha becomes extremely large at the wavelength lambda 1, the other only the laser beam L 2 Of course, the one laser beam L 1 is also absorbed, and the intensity of the one laser beam L 1 is reduced. Therefore, when the photodiode 5 is made of Al x Ga 1 -x As (0 <x <1), the wavelength λ 1 of the one laser beam L 1 to be transmitted is 850.
× 10 -9 m, when other wavelength lambda 2 of the laser beam L 2 to be absorbed is 744 × 10 -9 m, 0.05 ≦ a x x ≦ 0.
It is preferable to adjust the range to 20. When such a photodiode 5 is made of AlGaAs, for example, a conventionally well-known MOCVD method (Metal Organic Chemical) is used.
Vapor Deposition) method or the like is employed, and a single crystal thin film made of AlGaAs is sequentially epitaxially grown on the upper surface of the mirror layer 4 to have a thickness of 2 μm to 10 μm.
【0031】かくして上述した半導体レーザ装置は、前
記発光層3に電力を印加して発光層3内で光を発生さ
せ、一対のミラー層4間で異なる波長を有する2つのレ
ーザ光L1,L2を共振・増幅させるとともに、該共振・
増幅させた2つのレーザ光L1,L2を前記一対のミラー
層4の一方側より出射させることによって半導体レーザ
装置として機能する。Thus, in the semiconductor laser device described above, electric power is applied to the light emitting layer 3 to generate light in the light emitting layer 3, and two laser beams L 1 and L having different wavelengths are generated between the pair of mirror layers 4. 2 resonates and amplifies the
The amplified two laser beams L 1 and L 2 are emitted from one side of the pair of mirror layers 4 to function as a semiconductor laser device.
【0032】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
【0033】例えば、上述の実施形態においては、単結
晶基板1をGaAsで形成するようにしたが、これに代
えて、単結晶基板をSiやGaP,GaN,GaSb,I
nP,InAs等の他の化合物半導体で形成するように
しても構わない。For example, in the above embodiment, the single crystal substrate 1 is made of GaAs, but instead of this, the single crystal substrate is made of Si, GaP, GaN, GaSb, I.
It may be formed of another compound semiconductor such as nP or InAs.
【0034】また、上述の実施形態においては、発光層
3やミラー層4、フォトダイオード5を形成する際、M
OCVD法を採用するようにしたが、これ以外の方法、
例えばMBE(Molecular Beam Epitaxy)法等により形
成するようにしても構わない。Further, in the above-described embodiment, when the light emitting layer 3, the mirror layer 4 and the photodiode 5 are formed, M
Although the OCVD method is adopted, other methods,
For example, it may be formed by the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method or the like.
【0035】更に、上述の実施形態においては、前記フ
ォトダイオード5を、ミラー層4の一部上面に被着させ
るようにしたが、これに代えて、図4に示す如く、フォ
トダイオード5’をミラー層4の上面全体にわたり被着
させるようにしても良く、この場合、他方のレーザ光L
2を洩れなくフォトダイオード5’に入射させることが
できるようになり、フォトダイオード5’の光検出精度
を極めて高くすることが可能となる。従って、前記フォ
トダイオード5’をミラー層4の上面全体にわたり被着
させるようにしておくことが好ましい。Further, in the above-mentioned embodiment, the photodiode 5 is attached to a part of the upper surface of the mirror layer 4, but instead of this, a photodiode 5'is provided as shown in FIG. The entire upper surface of the mirror layer 4 may be adhered. In this case, the other laser light L
2 can be made incident on the photodiode 5'without leakage, and the photodetection accuracy of the photodiode 5'can be made extremely high. Therefore, it is preferable that the photodiode 5'be attached to the entire upper surface of the mirror layer 4.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置によれば、強
度が互いに略一定の相関関係を有し、且つ波長が異なる
2つのレーザ光を共振器を構成するミラー層より出射さ
せるとともに、該レーザ光が出射されるミラー層上に、
光通信用光源等のメイン光源として利用される一方のレ
ーザ光を透過し、且つ該一方のレーザ光の強度情報を得
るためのモニタリング用光源として利用される他方のレ
ーザ光を吸収するフォトダイオードを設け、かかるフォ
トダイオードによって得られた他方のレーザ光の強度情
報に基づいて発光層への印加電力を調整することによ
り、一方のレーザ光を所望する強度に設定することがで
きる。従って、メイン光源として利用されるレーザ光の
多くがフォトダイオードによって吸収されてその強度が
低下するといった不具合が有効に防止され、所望する輝
度で発光するレーザ光を得ることが可能な高性能の半導
体レーザ装置が実現される。According to the semiconductor laser device of the present invention, two laser beams having intensities having a substantially constant correlation with each other and having different wavelengths are emitted from the mirror layer constituting the resonator, and the laser beams are emitted. On the mirror layer where light is emitted,
A photodiode that transmits one laser beam used as a main light source such as a light source for optical communication and absorbs the other laser beam used as a monitoring light source for obtaining intensity information of the one laser beam. One laser beam can be set to a desired intensity by providing the laser beam and adjusting the power applied to the light emitting layer based on the intensity information of the other laser beam obtained by the photodiode. Therefore, the problem that most of the laser light used as the main light source is absorbed by the photodiode and the intensity thereof is lowered is effectively prevented, and a high-performance semiconductor capable of obtaining laser light emitting at a desired brightness. A laser device is realized.
【0037】しかもこの場合、一方のレーザ光はフォト
ダイオードを透過し、その強度が低下することはほとん
どないことから、一方のレーザ光の強度低下分を補うた
めに通常よりも大きな電力を発光層に印加する必要がな
く、従って、半導体レーザ装置の消費電力を小さく維持
することができる上に、発光層への負荷を極力小さくし
て発光層の結晶性を良好な状態に保ち、半導体レーザ装
置を長期にわたり使用することができるという利点もあ
る。Further, in this case, one of the laser beams passes through the photodiode and its intensity is hardly reduced. Therefore, in order to make up for the intensity reduction of the one laser beam, a power larger than usual is applied to the light emitting layer. Therefore, the power consumption of the semiconductor laser device can be kept small, and the load on the light emitting layer can be minimized to keep the crystallinity of the light emitting layer in a good state. There is also an advantage that can be used for a long time.
【0038】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、前記フォトダイオードを、レーザ光が出射されるミ
ラー層上に直に被着させた状態で形成したことから、ミ
ラー層より出射される他方のレーザ光の多くがフォトダ
イオード内に入射されることとなり、フォトダイオード
の光検出精度をより高めることが可能となる。Further, according to the semiconductor laser device of the present invention, since the photodiode is formed directly on the mirror layer from which laser light is emitted, the photodiode is emitted from the mirror layer. Most of the laser light of (1) is incident on the photodiode, and the light detection accuracy of the photodiode can be further improved.
【図1】本発明の一実施形態にかかる半導体レーザ装置
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の半導体レーザ装置より出射される2つの
レーザ光に関する印加電力と光強度との関係を示すグラ
フである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between applied power and light intensity regarding two laser lights emitted from the semiconductor laser device of FIG.
【図3】図1の半導体レーザ装置のフォトダイオード5
に吸収されるレーザ光の波長とフォトダイオード5の吸
収係数との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a photodiode 5 of the semiconductor laser device of FIG.
7 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser light absorbed by the laser and the absorption coefficient of the photodiode 5.
【図4】本発明の他の実施形態にかかる半導体レーザ装
置の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention.
1・・・単結晶基板 2・・・共振器 3・・・発光層 4・・・ミラー層 5,5’・・・フォトダイオード 1 ... Single crystal substrate 2 ... Resonator 3 ... Light emitting layer 4 ... Mirror layer 5, 5 '... Photodiode
Claims (3)
で挟持してなる共振器を備え、前記発光層に電力を印加
して発光層内で光を発生させ、一対のミラー層間で、波
長が異なる2つの光を共振・増幅させるとともに、該共
振・増幅させた2つのレーザ光を前記ミラー層の一方側
より出射させる半導体レーザ装置であって、 前記共振器は、レーザ光が出射されるミラー層上に、一
方のレーザ光を透過し、且つ他方のレーザ光を吸収する
フォトダイオードを有していることを特徴とする半導体
レーザ装置。1. A resonator comprising a light emitting layer having a pn junction sandwiched by a pair of mirror layers, wherein electric power is applied to the light emitting layer to generate light in the light emitting layer, and the light emitting layer is sandwiched between the pair of mirror layers. A semiconductor laser device that resonates / amplifies two lights having different wavelengths and emits the two resonated / amplified laser lights from one side of the mirror layer, wherein the resonator emits the laser light. A semiconductor laser device having a photodiode that transmits one laser beam and absorbs the other laser beam on the mirror layer to be formed.
層に印加される電力の上昇に伴い、互いの発光強度間に
略一定の相関関係を保ちつつ漸次増加する特性を有し、
且つ他方のレーザ光の強度が、一方のレーザ光の強度の
5%〜70%であることを特徴とする請求項1に記載の
半導体レーザ装置。2. The two laser beams have a characteristic that their intensities gradually increase with an increase in the power applied to the light emitting layer while maintaining a substantially constant correlation between their respective emission intensities.
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the intensity of the other laser beam is 5% to 70% of the intensity of the one laser beam.
方のレーザ光の強度をモニタリングし、得られた強度情
報に基づいて発光層への印加電力が調整されることを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体レーザ
装置。3. The power applied to the light emitting layer is adjusted based on the intensity information obtained by monitoring the intensity of the other laser beam absorbed and detected by the photodiode. The semiconductor laser device according to claim 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123130A JP2003318489A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123130A JP2003318489A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318489A true JP2003318489A (en) | 2003-11-07 |
Family
ID=29538556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002123130A Pending JP2003318489A (en) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003318489A (en) |
-
2002
- 2002-04-24 JP JP2002123130A patent/JP2003318489A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9431794B2 (en) | Optoelectronic device containing at least one active device layer having a wurtzite crystal structure, and methods of making same | |
| US8148731B2 (en) | Films and structures for metal oxide semiconductor light emitting devices and methods | |
| US6593595B2 (en) | Semiconductor light-emitting device and method for producing same | |
| JP3643665B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US20030231683A1 (en) | Nitride based semiconductor structures with highly reflective mirrors | |
| US20070126021A1 (en) | Metal oxide semiconductor film structures and methods | |
| US10879423B2 (en) | Ultraviolet light-emitting element | |
| US20020025594A1 (en) | Method for growing ZnO based oxide semiconductor layer and method for manufacturing semiconductor light emitting device using the same | |
| JP2009224397A (en) | Light emitting device and lighting apparatus using the same, and display apparatus | |
| JP2010021576A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| CN114830467A (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP2009518833A (en) | Laser light source with broadband spectral emission | |
| US20060192211A1 (en) | Light emitting diode and method for fabricating same | |
| Yang et al. | InGaN‐GaN based light‐emitting diodes over (111) spinel substrates | |
| US8306083B2 (en) | High performance ZnO-based laser diodes | |
| US20080181267A1 (en) | Optical device and method for manufacturing the same | |
| JPH08139414A (en) | Semiconductor laser | |
| JP2003318489A (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2002319743A (en) | P-type group III nitride semiconductor, semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| TWI238549B (en) | Light-emitting semiconductor device and a method of manufacturing it | |
| JP2002124702A (en) | Gallium nitride based semiconductor light emitting device | |
| JPH09172197A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP5205071B2 (en) | Light emitting device and integrated device | |
| JPH08236807A (en) | Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device array chip | |
| EP1913647A2 (en) | Ligh emitting diodes with quantum dots |