JP2546366B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents
Semiconductor light emitting deviceInfo
- Publication number
- JP2546366B2 JP2546366B2 JP1020830A JP2083089A JP2546366B2 JP 2546366 B2 JP2546366 B2 JP 2546366B2 JP 1020830 A JP1020830 A JP 1020830A JP 2083089 A JP2083089 A JP 2083089A JP 2546366 B2 JP2546366 B2 JP 2546366B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- semiconductor
- optical waveguide
- emitting device
- light
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、レーザ領域に帰還する外部からの半射光に
よる特性変動を抑圧する半導体発光装置に関するもので
ある。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor light emitting device that suppresses characteristic variations due to external semi-reflected light returning to a laser region.
(従来技術) 光通信用あるいは光情報処理用光源として、半導体レ
ーザは広く使用されている。半導体レーザでは、反射な
どの外部光の注入により特性変動が生じ、動作が不安定
になるため、その使用にあたってはこれを防止すること
が重要である。このため、光が入射される側の光ファイ
バに無反射膜をコーティングするなど、各種の対策がと
られてきた。こうした対策の中で、発光装置側で行う有
効な方法の一つに、偏光子と4分の1波長板からなるア
イソレータを、レーザ出射面に配置することがあげられ
る。(Prior Art) A semiconductor laser is widely used as a light source for optical communication or optical information processing. In semiconductor lasers, characteristic fluctuations occur due to the injection of external light such as reflection, and the operation becomes unstable. Therefore, it is important to prevent this in use. Therefore, various measures have been taken, such as coating the optical fiber on the side where light is incident with a non-reflective film. Among these measures, one of the effective methods performed on the light emitting device side is to dispose an isolator including a polarizer and a quarter wavelength plate on the laser emission surface.
(発明が解決しようとする課題) しかし、アイソレータは構造が大きくなるため、レー
ザと光ファイバの間隔が大きくなり、レーザの出射光を
光ファイバ内に入れる際、使用するレンズが限られるこ
となどによる挿入損失が大きいなどの問題がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, since the structure of the isolator becomes large, the distance between the laser and the optical fiber becomes large, and when entering the emitted light of the laser into the optical fiber, the lens used is limited. There are problems such as large insertion loss.
従来技術においては一方方向の光を伝搬させるための
アイソレータ領域のうち特にレーザからの出射光の偏光
面を回転する4分の1波長板が厚いため、これを通して
光ファイバなどに結合するのに使用するレンズが限られ
ていた。4分の1波長板のかわりにファラデー回転子を
使う場合でも、回転子が厚いことに変わりなく、このた
め偏光面回転部分を小さくすることが求められていた。In the prior art, in the isolator region for propagating light in one direction, the quarter-wave plate that rotates the polarization plane of the light emitted from the laser is thick, so it is used for coupling to an optical fiber or the like through this. The lenses that can be used were limited. Even when the Faraday rotator is used instead of the quarter-wave plate, the rotator is still thick, and therefore the polarization plane rotating portion has been required to be small.
また、レーザからの出力光には、TEモードとTMモード
との成分が存在し、そのうち一方のモード成分だけを取
り出せばよい。一般に、TEモードだけを取り出すために
偏光子を挿入しているが、偏光子は光学素子であるた
め、レーザと一体化出来なかった。The output light from the laser has components of TE mode and TM mode, and only one mode component needs to be extracted. Generally, a polarizer is inserted to extract only the TE mode, but since the polarizer is an optical element, it could not be integrated with the laser.
以上のように、従来はレーザから出力された出力光の
うち、予め定めたモード成分の光を光ファイバなどの外
部媒体に効率よく導入することが出来ないという問題点
があった。As described above, conventionally, there has been a problem that, of the output light output from the laser, the light of a predetermined mode component cannot be efficiently introduced into an external medium such as an optical fiber.
本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、レーザから出力された出力光の
うち、予め定めたモード成分の光を光ファイバなどの外
部媒体に効率よく導入することが可能な半導体発光装置
を提供することにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and efficiently introduces the light of a predetermined mode component in the output light output from the laser into an external medium such as an optical fiber. Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that can be manufactured.
(課題を解決するための手段) 本発明の特徴は、同一半導体基板上に、光を出力する
レーザ領域と該レーザ領域からの出射光に結合するよう
配置した光導波路層を有する半導体発光装置において、
前記レーザ領域からの出射光に結合するように配置され
た第1の光導波路層内を伝搬する光のうち予め定めた伝
搬モードに損失を与えるように構成されたモードフィル
タ領域と、該モードフィルタ領域からの出射光に結合す
るように配置され、かつ伝搬する光の偏光面が回転する
ように組成が定められた第2の光導波路層を有する光導
波路領域と、前記レーザ領域の出射光の進行方向と平行
な成分を有する磁界を該光導波路領域へ印加する磁界印
加手段とを有するように構成されたことにある。(Means for Solving the Problem) A feature of the present invention is a semiconductor light emitting device having a laser region for outputting light and an optical waveguide layer arranged so as to be coupled to light emitted from the laser region, on the same semiconductor substrate. ,
A mode filter region configured to give a loss to a predetermined propagation mode of light propagating in the first optical waveguide layer arranged so as to be coupled to light emitted from the laser region, and the mode filter. An optical waveguide region having a second optical waveguide layer which is arranged so as to be coupled to the emitted light from the region and whose composition is determined so that the polarization plane of the propagating light is rotated; And a magnetic field applying means for applying a magnetic field having a component parallel to the traveling direction to the optical waveguide region.
(実施例1) 第1図は、本発明による波長0.6μm帯の半導体発光
装置における光軸(光の進行)方向の半導体素子部の断
面図を示したもので、レーザ領域,窓領域,モードフィ
ルタ領域及び光導波路領域の4つの領域から構成されて
いる。半導体素子部を構成する4つの領域のうち、本発
明の特徴となる領域はモードフィルタ領域及び半導体波
領域である。なお、磁界印加部は後述する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor element portion in an optical axis (light traveling) direction in a semiconductor light emitting device of a wavelength band of 0.6 μm according to the present invention, showing a laser region, a window region, a mode. It is composed of four regions, a filter region and an optical waveguide region. Of the four regions forming the semiconductor element portion, the regions characteristic of the present invention are the mode filter region and the semiconductor wave region. The magnetic field applying unit will be described later.
先ず、半導体発光素子部のうち、従来構成であるレー
ザ領域及び窓領域の構成について説明する。1は4つの
領域に共通な(100)面n−Ga As基板、2はnドープA1
In Pによる下部クラッド層、3は非ドープGa In Pによ
る活性層、4は非ドープA1Ga In Pによる光導波路層、
5はレーザ領域及び窓領域を構成するP−A1In Pによる
クラッド層、6は窓領域を構成するn−A1In Pによる電
流ブロック層、7はレーザ領域及び窓領域を構成する非
ドープGa Asによるキャップ層、15はZn拡散領域、16は
絶縁膜、17はp側電極、18は各領域に共通なn側電極で
あり、これらからレーザ領域及び窓領域が構成されてい
る。First, the structure of the laser region and the window region, which are the conventional structures, of the semiconductor light emitting device section will be described. 1 is a (100) plane n-Ga As substrate common to 4 regions, 2 is n-doped A1
InP lower cladding layer, 3 is an undoped Ga InP active layer, 4 is an undoped A1GaInP optical waveguide layer,
Reference numeral 5 is a cladding layer of P-A1InP forming the laser region and window region, 6 is a current blocking layer of n-A1InP forming the window region, and 7 is a cap of undoped Ga As forming the laser region and the window region. A layer, 15 is a Zn diffusion region, 16 is an insulating film, 17 is a p-side electrode, 18 is an n-side electrode common to each region, and these constitute a laser region and a window region.
次に本発明の特徴の一つであるモードフィルタ領域
は、非ドープA1In Pによる下部クラッド層8、非ドープ
A1Ga In Pによる光導波路層9(第1の光導波路層)、
非ドープA1In Pによるバッファ層10及びA1等からなる金
属クラッド層11で構成されている。ここでは、TMモード
に損失を与え、TEモードを取り出すようにするため、金
属クラッド層11を光が分布する光導波路の一部(光導波
路層9に接近したところ)に配置している。Next, the mode filter region, which is one of the features of the present invention, includes a lower cladding layer 8 made of undoped A1InP and an undoped
Optical waveguide layer 9 (first optical waveguide layer) by A1Ga In P,
The buffer layer 10 is made of undoped A1 In P and the metal clad layer 11 is made of A1 or the like. Here, in order to give a loss to the TM mode and take out the TE mode, the metal clad layer 11 is arranged in a part of the optical waveguide in which the light is distributed (where it is close to the optical waveguide layer 9).
また、本発明のもう一つの特徴である光導波路領域
(または「偏光面回転領域」と称す)は、同一発明者ら
が同日に特許出願している「半導体発光装置」の光導波
路領域と同じ構成であり、Zn Mn SSe Te(禁止帯幅に相
当する波長:λg=0.40μm)による下部クラッド層1
2、Zn Mn SSe Te(λg=0.44μm)による光導波路層
(第2の光導波路層)13、Zn Mn SSe Te(λg=0.40μ
m)による上部クラッド層14及び絶縁膜16から構成され
ている。The optical waveguide region (or "polarization plane rotation region"), which is another feature of the present invention, is the same as the optical waveguide region of the "semiconductor light-emitting device" filed by the same inventors on the same day. The lower clad layer 1 made of Zn Mn SSe Te (wavelength corresponding to the forbidden band: λg = 0.40 μm).
2. Optical waveguide layer (second optical waveguide layer) 13 made of Zn Mn SSe Te (λg = 0.44 μm), Zn Mn SSe Te (λg = 0.40 μ)
It is composed of the upper clad layer 14 and the insulating film 16 according to m).
なお、第2の光導波路層13は、Zn(1-w)MnwS(1-p-q)Se
pTeq(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.5)からなる単
層で構成してもよいし、あるいはZn(1-w)MnwS(1-p-q)Se
pTeq(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.8)およびZn
(1−w′)Mnw′S(1−p′−q′)Sep′Teq′
(0≦p′≦1,0≦q′≦1,0.05≦w′≦0.8)よりなる
超格子多層膜で構成しても良い。The second optical waveguide layer 13 is made of Zn (1-w) Mn w S (1-pq) Se.
It may be composed of a single layer of p Te q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.5), or Zn (1-w) Mn w S (1-pq) Se
p Te q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.8) and Zn
(1-w ') Mn w ' S (1-p'-q ') Se p' Te q '
A superlattice multilayer film of (0 ≦ p ′ ≦ 1,0 ≦ q ′ ≦ 1,0.05 ≦ w ′ ≦ 0.8) may be used.
すなわち、本発明は、同日出願した「半導体発光装
置」に、あらかじめ定めたモードに損失を与えるモード
フィルタ領域を追加したものである。That is, the present invention adds a mode filter region that gives a loss to a predetermined mode to the “semiconductor light emitting device” filed on the same day.
レーザ光は[011]方向に出射するよう、光導波路が
形成されており、横モード制御のために屈折率導波構造
となっている。またレーザ領域の光導波路層4の表面に
は、1/4波長シフト回折格子19が形成されている。ま
た、モードフィルタ領域及び光導波路領域(以下、この
2つの領域を総称して「光アイソレータ領域」と称す)
と接していない側のレーザ領域端面は、反射光が再びレ
ーザ領域に入らないように、活性層3の禁止帯幅よりも
大なる禁止帯幅を有するA10.5In0.5P層5,6による窓領
域が形成されている。各成長層は、基板1とほぼ格子整
合が取れるように組成を選んである。An optical waveguide is formed so that the laser light is emitted in the [011] direction, and has a refractive index waveguide structure for transverse mode control. A quarter wavelength shift diffraction grating 19 is formed on the surface of the optical waveguide layer 4 in the laser region. In addition, a mode filter region and an optical waveguide region (hereinafter, these two regions are collectively referred to as "optical isolator region").
Laser region facet on the side not in contact with, as the reflected light does not enter again the laser region, the window according to A1 0.5 In 0.5 P layer 5, 6 having a forbidden band width larger made than the band gap of the active layer 3 A region is formed. The composition of each growth layer is selected so that lattice matching with the substrate 1 can be obtained.
次に、磁界印加部の構成について説明する。磁界印加
部Bも同一出願人により同日出願した「半導体発光装
置」で述べた様に、光導波路層の偏光面を回転させるた
めに、磁石または電磁石等で構成したものである。第2
図(a)は、半導体素子部Aと磁界印加部Bとの関係図
であり、光導波路領域の第2の光導波路層に光軸とほぼ
平行な磁界成分を印加する様に成っている。同図(b)
は磁石の場合の磁界の強さを調整する場合の一例であ
り、角度βを変えれば良い。また、電磁石の場合には電
流を変えれば良い。Next, the configuration of the magnetic field applying unit will be described. The magnetic field applying unit B is also composed of a magnet or an electromagnet in order to rotate the polarization plane of the optical waveguide layer, as described in "Semiconductor Light Emitting Device" filed on the same day by the same applicant. Second
FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the semiconductor element portion A and the magnetic field applying portion B, which is configured to apply a magnetic field component substantially parallel to the optical axis to the second optical waveguide layer in the optical waveguide region. FIG.
Is an example of adjusting the magnetic field strength in the case of a magnet, and the angle β may be changed. In the case of an electromagnet, the current may be changed.
次に、レーザ領域と光アイソレータ領域とを集積化し
た半導体素子部Aに磁界印加部Bを備えた本発明による
半導体発光装置の動作を説明する。Next, the operation of the semiconductor light emitting device according to the present invention will be described in which the semiconductor element portion A in which the laser region and the optical isolator region are integrated has the magnetic field applying portion B.
電極16、17間に電流を流すと、レーザ領域では1/4波
長シフト回折格子によりレーザ発振が起きる。この場
合、発振した光には一般にTEモードとTMモードがともに
存在する。この時のTEモードの光軸方向の伝搬定数をγ
とする。When a current is passed between the electrodes 16 and 17, laser oscillation occurs due to the 1/4 wavelength shift diffraction grating in the laser region. In this case, the oscillated light generally has both a TE mode and a TM mode. The propagation constant of the TE mode in the optical axis direction at this time is γ
And
モードフィルタ領域はTEモードに対する伝搬定数がγ
で、かつ禁止帯幅が入射光の波長に相当する禁止帯幅よ
り大きいため、レーザ領域との接合部で反射が起こら
ず、内部での吸収も起きない。モードフィルタ領域に入
射した光は、光導波路内に配置された金属クラッド11の
影響で、TMモードは減衰し、TEモードのみが減衰せずに
伝搬する。下部クラッド層8の屈折率、光導波路層9お
よびバッファ層10の屈折率と厚さを適当に選ぶことで、
TEモードに対する伝搬損失が1dB/mm以下でかつTEモード
とTMモードの伝搬損失の差を数十dB/mmにすることがで
きる。従って、モードフィルタ領域の長さを500μm程
度とすれば、モードフィルタ領域ではTEモードのみが伝
搬する。In the mode filter region, the propagation constant for TE mode is γ
In addition, since the forbidden band width is larger than the forbidden band width corresponding to the wavelength of the incident light, no reflection occurs at the junction with the laser region and no internal absorption occurs. The light incident on the mode filter region is attenuated in the TM mode and propagated only in the TE mode without being attenuated due to the influence of the metal clad 11 arranged in the optical waveguide. By appropriately selecting the refractive index of the lower clad layer 8, the refractive index and the thickness of the optical waveguide layer 9 and the buffer layer 10,
Propagation loss for TE mode is less than 1 dB / mm, and the difference between TE mode and TM mode propagation loss can be several tens of dB / mm. Therefore, if the length of the mode filter region is about 500 μm, only the TE mode propagates in the mode filter region.
従って、光導波路領域にはTEモードのみが入射する。
光導波路領域もTEモードに対する伝搬定数がγで、かつ
禁止帯幅は入射光の波長に相当する禁止帯幅より大きい
ため、モードフィルタ領域との接合部で反射が起こら
ず、内部での吸収も起きない。偏光面回転子に相当する
光導波路領域に入射した光は、光軸に平行な成分を有す
る磁界を印加することにより、Zn Me SSe Teによる光導
波路層13中のMnの働きによって磁気光学効果(ファラデ
ー効果)が生じ、偏光面が回転する。回転角度θは θ=V・1・B・cosβ ・・・(1) で与えられる。ここでVは定数、1は偏光面回転子の光
導波路長、Bは印加した磁界の磁束密度、βは光軸と磁
界の向きのなす角度である。Vは組成や入射光の波長に
よって変化し、0.1〜0.5deg/cm・gaussである。従っ
て、Bを3000ガウス程度とすれば、光導波路領域の長さ
1mm程度で偏光面を45゜回転可能である。Therefore, only the TE mode is incident on the optical waveguide region.
In the optical waveguide region, the propagation constant for TE mode is γ, and the forbidden band width is larger than the forbidden band width corresponding to the wavelength of the incident light. Therefore, reflection does not occur at the junction with the mode filter region, and the internal absorption also occurs. Don't get up Light incident on the optical waveguide region corresponding to the polarization rotator is subjected to a magneto-optical effect (Mn) in the optical waveguide layer 13 by Zn Me SSe Te by applying a magnetic field having a component parallel to the optical axis. (Faraday effect) occurs and the plane of polarization rotates. The rotation angle θ is given by θ = V · 1 · B · cosβ ··· (1). Here, V is a constant, 1 is the optical waveguide length of the polarization plane rotator, B is the magnetic flux density of the applied magnetic field, and β is the angle between the optical axis and the direction of the magnetic field. V varies depending on the composition and the wavelength of incident light and is 0.1 to 0.5 deg / cm · gauss. Therefore, if B is about 3000 Gauss, the length of the optical waveguide region
The plane of polarization can be rotated 45 ° by about 1 mm.
例えば、光導波路領域の端面で反射が起きたとすれ
ば、反射光は光導波路領域を左向きに進む間に、偏光面
が同じ方向に更に45゜回転し、モードフィルタ領域に達
したときはTMモードになっている。そのため、モードフ
ィルタ領域により減衰を受けてレーザ領域に達しない。
また、この半導体発光装置から出射された後、ファイバ
入射面などで反射し、再び光導波路領域に入射した光に
ついても同様である。第1図下に各部での各モードがど
の様に伝搬するかを模式的に示す。For example, if reflection occurs at the end face of the optical waveguide region, the reflected light is rotated in the same direction to the left while the plane of polarization further rotates 45 ° in the same direction, and when it reaches the mode filter region, the TM mode is reached. It has become. Therefore, it is attenuated by the mode filter region and does not reach the laser region.
The same applies to light that is emitted from the semiconductor light emitting device, is reflected by the fiber incident surface, and is incident on the optical waveguide region again. The lower part of FIG. 1 schematically shows how each mode in each part propagates.
なお、実施例1の説明では1/4波長シャフト回折格子
を有する分布帰還形レーザを取り上げたが、通常の分布
帰還形レーザでも勿論かまわない。また窓構造のかわり
に、反射率制御コーティングなどを用いてもよい。モー
ドフィルタ領域はTEモード選択フィルタになっている
が、バッファ層10の屈折率を光導波路層9より高くし適
当な厚さとすることで、TMモード選択フィルタにしても
よい。Although the distributed feedback laser having the 1/4 wavelength shaft diffraction grating is taken up in the description of the first embodiment, a normal distributed feedback laser may of course be used. Further, a reflectance control coating or the like may be used instead of the window structure. Although the mode filter region is a TE mode selection filter, it may be a TM mode selection filter by making the refractive index of the buffer layer 10 higher than that of the optical waveguide layer 9 and making it an appropriate thickness.
(実施例2) 実施例1では、レーザの一方の出射側にモードフィル
タ領域及び光導波路領域である光アイソレータ領域を入
れたが、第3図のように両方の出射面に光アイソレータ
領域を形成してもよい。この場合も、両方のアイソレー
タ領域により反射光はレーザ領域に達せず、レーザ特性
に影響を与えない。(Embodiment 2) In Embodiment 1, the mode filter region and the optical isolator region which is the optical waveguide region are provided on one emission side of the laser, but as shown in FIG. 3, the optical isolator regions are formed on both emission surfaces. You may. Also in this case, the reflected light does not reach the laser region due to both isolator regions, and does not affect the laser characteristics.
通常、分布帰還形レーザでは、端面反射の影響をなく
すため、端面を窓構造としたり、端面コーティングを施
したりしているが、窓構造の場合には出射光のスポット
が拡がるため結合損失が大きくなるという欠点があり、
またコーティングは膜厚制御が簡単でないなどの問題が
ある。従って、本発明を用いることにより、レーザ光は
導波路構造によって出射口まで拡がらずに進むため、上
述の問題は解決できる。Normally, in a distributed feedback laser, the end face has a window structure or end face coating in order to eliminate the influence of the end face reflection, but in the case of a window structure, the spot of the emitted light spreads and the coupling loss is large. Has the drawback that
Further, the coating has a problem that the film thickness control is not easy. Therefore, by using the present invention, the laser light travels without spreading to the emission port due to the waveguide structure, so that the above-mentioned problem can be solved.
なお、第3図では左右の光アイソレータ領域は同一の
組成、構造になっているが、必ずしも同一の組成、構造
である必要はない。Although the left and right optical isolator regions have the same composition and structure in FIG. 3, they do not necessarily have the same composition and structure.
(実施例3) 実施例1および2では、レーザ領域が通常の2重ヘテ
ロ構造の場合について述べたが、活性層3が量子井戸構
造で構成されている場合についても、本発明を適用でき
る。この場合には、レーザ領域におけるTEモードの最大
利得がTMモードの最大利得に比べて相当大きくなる。こ
のため、2重ヘテロ構造に比べてモードフィルタ領域の
長さを短くすることが可能で、モードフィルタ領域にお
けるTEモードの損失を小さくすることができる。なお、
クラッド層5が超格子構造であっても、こうした傾向に
影響は与えない。Example 3 In Examples 1 and 2, the case where the laser region has a normal double hetero structure has been described, but the present invention can also be applied to a case where the active layer 3 has a quantum well structure. In this case, the maximum gain of the TE mode in the laser region becomes considerably larger than the maximum gain of the TM mode. Therefore, the length of the mode filter region can be shortened as compared with the double hetero structure, and the TE mode loss in the mode filter region can be reduced. In addition,
Even if the cladding layer 5 has a superlattice structure, this tendency is not affected.
また、モードフィルタ領域のクラッド層10、光導波路
領域の光導波路層・クラッド層14についても、これらが
超格子構造であっても構わない。Further, the cladding layer 10 in the mode filter region and the optical waveguide layer / cladding layer 14 in the optical waveguide region may have a superlattice structure.
以上の説明では、n形基板1を用いているが、勿論p
形基板を使用し、レーザ領域のクラッド層5の伝導形を
逆にした構造でも問題ない。光導波路構造についても、
埋め込み構造など屈折率導波形のどのような光導波構造
を用いてもよい。In the above description, the n-type substrate 1 is used, but of course p
There is no problem with a structure in which the shaped substrate is used and the conductivity type of the cladding layer 5 in the laser region is reversed. Regarding the optical waveguide structure,
Any optical waveguide structure of the refractive index waveguide type such as a buried structure may be used.
材料については、半導体基板にほぼ格子整合して成長
できる半導体の組合せであればよい。例えば、基板1と
しては、Si、Ge、In P、Ga P、Ga As P、Zn Se、Zn S、
Cu Ga SSeなど、IV族、III−V族、II−VI族、カルコパ
イライトのどの半導体でもよい。レーザ領域の半導体に
ついても基板1とほぼ格子整合するものであれば、どの
ような半導体でもよい。Any material may be used as long as it is a combination of semiconductors that can be grown in a lattice match with a semiconductor substrate. For example, as the substrate 1, Si, Ge, In P, Ga P, Ga As P, Zn Se, Zn S,
Any semiconductor of group IV, group III-V, group II-VI, chalcopyrite such as Cu Ga SSe may be used. The semiconductor in the laser region may be any semiconductor as long as it is substantially lattice-matched with the substrate 1.
また、モードフィルタ領域の半導体についても、基板
1とほぼ格子整合するものであればどのような半導体で
も構わない。光導波路領域の半導体についても、基板1
とほぼ整合しており、成分中に遷移金属元素を含み、か
つレーザ光に対する吸収係数が小さいという要求条件は
あるものの、特定の半導体である必要はない。従って、
Zn SSe Te系以外の半導体、たとえばCd SSe Te系などの
遷移金属を導入したものを用いてもよい。更に、遷移金
属元素自体についても、実施例で述べたMnのかわりに、
Fe、Co、Niなどを用いてもよい。なお、用いる半導体や
遷移金属元素によっては、前記(1)式の定数Vが小さ
い場合もあるが、この場合には光導波路領域の寸法を長
くするか、磁界の大きさを強くすればよい。Also, the semiconductor in the mode filter region may be any semiconductor as long as it is substantially lattice-matched with the substrate 1. Also for the semiconductor in the optical waveguide region, the substrate 1
However, the semiconductor does not have to be a specific semiconductor, although there is a requirement that it contains a transition metal element in its component and has a small absorption coefficient for laser light. Therefore,
A semiconductor other than Zn SSe Te-based semiconductor, for example, a material into which a transition metal such as Cd SSe Te-based is introduced may be used. Furthermore, for the transition metal element itself, instead of Mn described in the examples,
Fe, Co, Ni or the like may be used. Depending on the semiconductor or transition metal element used, the constant V in the equation (1) may be small. In this case, the dimension of the optical waveguide region may be lengthened or the magnitude of the magnetic field may be increased.
(発明の効果) 以上のように、本発明はモードフィルタ領域,光導波
路領域と磁界印加手段とを有するように半導体発光装置
を構成することにより、レーザ領域からの出力光のうち
あらかじめ定めた伝搬モードのみを効率良く外部媒体に
入射することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, by configuring the semiconductor light emitting device so as to have the mode filter region, the optical waveguide region and the magnetic field applying means, the predetermined propagation of the output light from the laser region can be achieved. Only the mode can be efficiently incident on the external medium.
第2の光導波路層13は、基板1とほぼ格子整合する半
導体多層膜よりなり、かつII−VI族化合物半導体のII族
元素の一部が遷移金属元素で置換された半導体層で構成
することにより、磁界印加部Bからの磁界でレーザ領域
の出射光の偏光面を回転させることができる。The second optical waveguide layer 13 is composed of a semiconductor multilayer film that is substantially lattice-matched with the substrate 1, and is composed of a semiconductor layer in which a part of the group II element of the II-VI group compound semiconductor is replaced with a transition metal element. Thus, the polarization plane of the emitted light in the laser region can be rotated by the magnetic field from the magnetic field applying unit B.
第2の光導波路層13が、Zn(1-w)MnwS(1-p-q)SepTe
q(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.5)で構成するこ
とにより、磁界印加部Bからの磁界でレーザ領域の出射
光の偏光面を回転することができる。The second optical waveguide layer 13 is Zn (1-w) Mn w S (1-pq) Se p Te
By configuring q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.5), the polarization plane of the emitted light in the laser region can be rotated by the magnetic field from the magnetic field applying unit B.
第2の光導波路層13は、Zn(1-w)MnwS(1-p-q)SepTe
q(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.8)およびZn
(1−w′)Mnw′S(1−p′−q′)Sep′Teq′
(0≦p′≦1,0≦q′≦1,0.05≦w′≦0.8)よりなる
超格子多層膜で構成することにより、磁界印加部Bから
の磁界でレーザ領域の出射光の偏光面を回転させること
ができる。The second optical waveguide layer 13 is made of Zn (1-w) Mn w S (1-pq) Se p Te
q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.8) and Zn
(1-w ') Mn w ' S (1-p'-q ') Se p' Te q '
By using a superlattice multilayer film of (0 ≦ p ′ ≦ 1,0 ≦ q ′ ≦ 1,0.05 ≦ w ′ ≦ 0.8), the polarization plane of the emitted light in the laser region is generated by the magnetic field from the magnetic field applying section B. Can be rotated.
遷移金属元素として、Mn、Fe、Co、Niを用いることに
より、安価で、かつ製造容易な光導波路層13を構成する
ことができる。By using Mn, Fe, Co, or Ni as the transition metal element, the optical waveguide layer 13 that is inexpensive and easy to manufacture can be configured.
モードフィルタ領域を、半導体基板とほぼ格子整合す
る半導体多層膜及び金属膜で構成することにより、レー
ザ領域及び光導波路領域と集積化できる。The mode filter region can be integrated with the laser region and the optical waveguide region by forming the semiconductor multilayer film and the metal film, which are substantially lattice-matched with the semiconductor substrate.
第1図は、本発明による第1の実施例であり、半導体発
光素子部Aの光軸方向の断面図、第2図(a)及び
(b)は本発明による半導体素子部Aと磁界印加部Bと
を組み合わせた半導体発光装置の概略図、第3図は本発
明による第2の実施例であり、レーザ領域の両側に光ア
イソレータ領域を有する半導体発光素子部Aの光軸方向
の断面図である。 1……(100)面n−Ga As基板 2……n−A1In P下部クラッド層 3……Ga In P活性層 4……A1Ga In P光導波路層 5……p−A1In P上部クラッド層 6……n−A1In P電流ブロック層 7……Ga Asキャップ層 8……A1In P下部クラッド層 9……A1Ga In P光導波路層(第1の光導波路層) 10……n−A1In P電流ブロック層 11……金属クラッド層 12……Zn Mn SSe Te下部クラッド層 13……Zn Mn SSe Te光導波路層(第2の光導波路層) 14……Zn Mn SSe Te上部クラッド層 15……Zn拡散領域 16……絶縁層 17……p側電極 18……n側電極 19……1/4波長シフト回折格子FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention, which is a sectional view of the semiconductor light emitting element section A in the optical axis direction, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the semiconductor element section A according to the present invention and magnetic field application. FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor light emitting device in combination with a portion B, and FIG. 3 is a second embodiment according to the present invention, which is a sectional view in the optical axis direction of a semiconductor light emitting element portion A having optical isolator regions on both sides of a laser region. Is. 1 …… (100) plane n−Ga As substrate 2 …… n−A1In P lower cladding layer 3 …… Ga In P active layer 4 …… A1Ga In P optical waveguide layer 5 …… p−A1In P upper cladding layer 6 …… n−A1In P current blocking layer 7 …… Ga As cap layer 8 …… A1In P lower cladding layer 9 …… A1Ga In P optical waveguide layer (first optical waveguide layer) 10 …… n−A1In P current blocking layer Layer 11 …… Metal clad layer 12 …… Zn Mn SSe Te Lower clad layer 13 …… Zn Mn SSe Te Optical waveguide layer (second optical waveguide layer) 14 …… Zn Mn SSe Te Upper clad layer 15 …… Zn Diffusion Region 16 ... Insulating layer 17 ... P-side electrode 18 ... N-side electrode 19 ... 1/4 wavelength shift diffraction grating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−287186(JP,A) 特開 昭62−58689(JP,A) 特開 昭62−281386(JP,A) 特開 昭62−36888(JP,A) 特開 昭60−235483(JP,A) 特開 昭51−62689(JP,A) 特開 昭60−198880(JP,A) 特開 平2−122583(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-61-287186 (JP, A) JP-A-62-58689 (JP, A) JP-A-62-281386 (JP, A) JP-A-62- 36888 (JP, A) JP 60-235483 (JP, A) JP 51-62689 (JP, A) JP 60-198880 (JP, A) JP 2-122583 (JP, A)
Claims (6)
領域と該レーザ領域からの出射光を結合するよう配置し
た光導波路層を有する半導体発光装置において、 前記レーザ領域からの出射光に結合するように配置され
た第1の光導波路層内を伝搬する光のうち、予め定めた
電搬モードに損失を与えるように構成されたモードフィ
ルタ領域と、 該モードフィルタ領域からの出射光に結合するように配
置され、かつ伝搬する光の偏光面が回転するように組成
が定められた第2の光導波路層を有する光導波路領域
と、 前記レーザ領域の出射光の進行方向と平行な成分を有す
る磁界を該光導波路領域へ印加する磁界印加手段と、 を有するように構成されたことを特徴とする半導体発光
装置。1. A semiconductor light emitting device having, on the same semiconductor substrate, a laser region for outputting light and an optical waveguide layer arranged so as to couple emitted light from the laser region, the coupled light being emitted from the laser region. Of the light propagating in the first optical waveguide layer arranged so as to be coupled to a mode filter region configured to give a loss to a predetermined transport mode, and light emitted from the mode filter region. And a component parallel to the traveling direction of the emitted light in the laser region, and an optical waveguide region having a second optical waveguide layer whose composition is determined so that the plane of polarization of propagating light is rotated. A semiconductor light emitting device, comprising: a magnetic field applying unit that applies a magnetic field that is applied to the optical waveguide region.
とほぼ格子整合する半導体多層膜よりなり、かつII−VI
族化合物半導体のII族元素の一部が遷移金属元素で置換
された半導体層で構成されていることを特徴とする請求
項1記載の反動体発光装置。2. The second waveguide layer is composed of a semiconductor multilayer film which is substantially lattice-matched with the semiconductor substrate, and II-VI.
The reaction light-emitting device according to claim 1, wherein part of the group II element of the group compound semiconductor is composed of a semiconductor layer substituted with a transition metal element.
(1-p-q)SepTeq(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.5)
で構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体発光装置。3. The second optical waveguide layer comprises Zn (1-w) Mn w S
(1-pq) Se p Te q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.5)
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein
(1-p-q)SepTeq(0≦p≦1,0≦q≦1,0.05≦w≦0.8)
およびZn(1−w′)Mnw′S(1−p′−q′)Se
p′Teq′(0≦p′≦1,0≦q′≦1,0.05≦w′≦0.
8)よりなる超格子多層膜で構成されていることを特徴
とする請求項1記載の半導体発光装置。4. The second optical waveguide layer is Zn (1-w) Mn w S
(1-pq) Se p Te q (0 ≦ p ≦ 1,0 ≦ q ≦ 1,0.05 ≦ w ≦ 0.8)
And Zn (1-w ') Mn w 'S (1-p'-q') Se
p ′ Te q ′ (0 ≦ p ′ ≦ 1,0 ≦ q ′ ≦ 1,0.05 ≦ w ′ ≦ 0.
8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is formed of a superlattice multilayer film of 8).
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the transition metal element is Mn, Fe, Co, or Ni.
板とほぼ格子整合する半導体多層及び金属膜で構成され
ていることを特徴とする請求項1記載の半導体発光装
置。6. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the mode filter region is composed of a semiconductor multilayer and a metal film that are substantially lattice-matched with the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020830A JP2546366B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020830A JP2546366B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Semiconductor light emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02203581A JPH02203581A (en) | 1990-08-13 |
| JP2546366B2 true JP2546366B2 (en) | 1996-10-23 |
Family
ID=12037966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1020830A Expired - Lifetime JP2546366B2 (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546366B2 (en) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49135764A (en) * | 1973-05-01 | 1974-12-27 | ||
| JPS60198880A (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-08 | Fujitsu Ltd | Laser device |
| JPS60235483A (en) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Fujikura Ltd | Distributed feedback type semiconductor laser with mode-filter |
| JPS61287186A (en) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | Optical isolator integration type semiconductor laser device |
| JPS6236888A (en) * | 1985-08-12 | 1987-02-17 | Hitachi Ltd | semiconductor laser device |
| JPS6258689A (en) * | 1985-09-07 | 1987-03-14 | Nec Corp | Semiconductor laser device provided with optical isolator |
| JPH0685457B2 (en) * | 1986-05-29 | 1994-10-26 | 富士通株式会社 | Semiconductor laser device |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1020830A patent/JP2546366B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02203581A (en) | 1990-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2534445B2 (en) | Waveguide type optical isolator | |
| JP3054707B1 (en) | Optical isolator | |
| US7065265B2 (en) | Ferromagnetic-semiconductor composite isolator and method | |
| JPH0750443A (en) | Semiconductor optical integrated device and manufacturing method thereof | |
| JPH0497206A (en) | Semiconductor optical element | |
| JPH01289287A (en) | Semiconductor optical amplification element | |
| CN100388576C (en) | Semiconductor laser device and optical pickup device using the same | |
| JP3306892B2 (en) | Semiconductor optical integrated device and method of manufacturing the same | |
| US6678299B1 (en) | Semiconductor laser apparatus | |
| JP2003185985A (en) | Optical circuit device and method of manufacturing the same | |
| JP2546366B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2733506B2 (en) | Optical logic operation device | |
| US4516243A (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
| US6608850B1 (en) | Semiconductor laser apparatus | |
| JP2004266095A (en) | Semiconductor optical amplifier | |
| JPH08274295A (en) | Method for manufacturing optical semiconductor device | |
| JP2965011B2 (en) | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same | |
| JP3264179B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JPS6114787A (en) | Distributed feedback type semiconductor laser | |
| JPH0410582A (en) | Semiconductor optical element | |
| JP2641296B2 (en) | Semiconductor laser with optical isolator | |
| JPH02203582A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JPH05129728A (en) | Metallic polarizer and semiconductor laser device | |
| JP2836051B2 (en) | Light wavelength filter | |
| JP3488628B2 (en) | High-speed polarization switching device |