半导体激光器制造技术

一种半导体激光器，具备：光谐振器，其具有含有n型杂质的第一化合物半导体层、含有p型杂质的第二化合物半导体层以及设置于第一化合物半导体层与第二化合物半导体层之间的发光层；以及脉冲注入单元，其以亚纳秒的时宽对光谐振器注入激励能量，其中，光谐振器具有被分离为增益区和吸收区的多段式结构，半导体激光器以比光谐振器的光子寿命的2.5倍短的脉宽产生光脉冲。生光脉冲。生光脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光器


[0001]本专利技术涉及一种半导体激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器被用作光盘、光通信等的光源。例如，在专利文献1中提出了一种GaAs/AlGaAs系半导体激光器。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开昭59
‑
104191号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]本专利技术的目的在于提供一种产生超短脉冲的半导体激光器。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]根据本专利技术的一个方式，提供一种半导体激光器，
[0010]该半导体激光器具备：
[0011]光谐振器，其具有含有n型杂质的第一化合物半导体层、含有p型杂质的第二化合物半导体层以及设置于所述第一化合物半导体层与所述第二化合物半导体层之间的发光层；以及
[0012]脉冲注入单元，其以亚纳秒的时宽对所述光谐振器注入激励能量，
[0013]其中，所述光谐振器具有被分离为增益区和吸收区的多段式结构，
[0014]所述半导体激光器以比所述光谐振器的光子寿命的2.5倍短的脉宽产生光脉冲。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据本专利技术，能够提供产生超短脉冲的半导体激光器。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的第一实施方式所涉及的半导体激光器10的概要结构图。
[0018]图2的(a)是本专利技术的第一实施方式所涉及的光谐振器20的沿着长边方向的纵截面图。图2的(b)是本专利技术的第一实施方式所涉及的光谐振器20的垂直于长边方向的截面图。
[0019]图3是本专利技术的第一实施方式所涉及的发光层23的沿着长边方向的纵截面图。
[0020]图4是对本专利技术的第一实施方式所涉及的光谐振器20施加的脉冲电流的示意图。
[0021]图5的(a)是表示本专利技术的第一实施方式的激光器振荡光谱中的时域上的增益
‑
吸收变化的图表。图5的(b)是表示比较方式的半导体激光器的激光器振荡光谱中的时域上的增益
‑
吸收变化的图表。
[0022]图6是表示对本专利技术的第一实施方式所涉及的光谐振器20施加的脉冲电流的时宽
t与所产生的光脉冲的脉宽之间的关系的一例的图表。
[0023]图7的(a)是本专利技术的第一实施方式的变形例1所涉及的半导体激光器70的概要结构图。图7的(b)是本专利技术的第一实施方式的变形例1所涉及的光谐振器71的沿着长边方向的纵截面图。
[0024]图8是本专利技术的第一实施方式的变形例2所涉及的光谐振器80的沿着长边方向的纵截面图。
[0025]图9的(a)是本专利技术的第一实施方式的变形例3所涉及的光谐振器91的与长边方向平行的横截面图。图9的(b)是表示光谐振器91的一例的概要截面图(垂直于长边方向的截面图)。图9的(c)是表示光谐振器91的其它例的概要截面图(垂直于长边方向的截面图)。
具体实施方式
[0026][本专利技术的实施方式的说明]<专利技术人得到的见解>
[0027]首先，说明专利技术人等得到的见解。
[0028]作为所产生的光脉冲的脉宽为飞秒至几皮秒的超短脉冲激光器，例如已知一种使用了锁模法的固体激光器。然而，这种固体激光器大型且成本高，且若没有温度调节或清洁的环境则动作不稳定。因而，期望一种低成本且小型的、进行高稳定动作的超短脉冲半导体激光器。
[0029]在半导体激光器中，作为产生短脉冲的方法，例如已知锁模(mode
‑
locking)法、增益开关(gain
‑
switching)法。
[0030]在使用锁模法的半导体激光器中，存在飞秒至几皮秒的超短脉冲的产生报告。然而，使用锁模法的半导体激光器存在鲁棒性低、重复频率没有任意性的问题。
[0031]另一方面，使用增益开关法的半导体激光器与使用锁模法的半导体激光器相比能够高稳定地动作且能够任意地设定重复频率。然而，在使用增益开关法的半导体激光器中，所产生的光脉冲的脉宽的下限在理论上受光谐振器的光子寿命所限制，另外，实际能够产生的光脉冲的脉宽限于光谐振器的光子寿命的2.5倍以上，因此难以产生飞秒至几皮秒的超短脉冲。
[0032]本申请专利技术人等针对如上所述的情况进行了深入研究。其结果发现到：通过使光谐振器为多段式结构并以亚纳秒的时宽注入激励能量，能够产生具有比光谐振器的光子寿命的2.5倍短的脉宽的光脉冲，甚至能够产生具有比该光子寿命短的脉宽的光脉冲，由此，能够稳定地产生飞秒至几皮秒的超短脉冲。
[0033]本专利技术是基于专利技术人等发现的上述见解而得到的。
[0034][本专利技术的实施方式的详情][0035]接着，下面参照附图来说明本专利技术的一个实施方式。此外，本专利技术不限定于这些例示，本专利技术由权利要求书表示，意图包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
[0036]<本专利技术的第一实施方式>(1)半导体激光器的结构
[0037]首先，说明本实施方式的半导体激光器10的结构。
[0038]图1是本实施方式的半导体激光器10的概要结构图。如图1所示，本实施方式的半导体激光器10具备脉冲注入单元11和光谐振器20。
[0039]脉冲注入单元11例如构成为对光谐振器20施加脉冲电流。能够利用脉冲注入单元
11施加的脉冲电流来驱动半导体激光器10。
[0040]图2的(a)是本实施方式的光谐振器20的沿着长边方向的纵截面图。图2的(b)是本实施方式的光谐振器20的垂直于长边方向的截面图。如图2的(a)和图2的(b)所示，本实施方式的光谐振器20具有第一化合物半导体层21、第二化合物半导体层22以及发光层23。
[0041]此外，在本说明书中，光谐振器20等的“长边方向”是指与半导体激光器10的出射光平行的方向，能够改称为“振荡方向”。
[0042]第一化合物半导体层21例如设置于光谐振器20的下部。第一化合物半导体层21含有n型杂质。作为这种第一化合物半导体层21，例如例示掺杂了Si的AlGaAs系化合物半导体。
[0043]第二化合物半导体层22例如设置于光谐振器20的上部。第二化合物半导体层22含有p型杂质。作为这种第二化合物半导体层22，例如例示掺杂了C的AlGaAs系化合物半导体。此外，如图2的(b)所示，在从光谐振器20的长边方向观察时，在第二化合物半导体层22例如形成有凸部。
[0044]发光层23设置于第一化合物半导体层21与第二化合物半导体层22之间。发光层23具有后述的多量子阱结构。
[0045]图3是发光层23的沿着长边方向的纵截面图。如图3所示，发光层23具有多个阱层24与多个势垒层25交替层叠而成的多量子阱结构。作为(阱层24，势垒层25)的组合，例如例示(GaAs，Al
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体激光器，具备：光谐振器，其具有含有n型杂质的第一化合物半导体层、含有p型杂质的第二化合物半导体层以及设置于所述第一化合物半导体层与所述第二化合物半导体层之间的发光层；以及脉冲注入单元，其以亚纳秒的时宽对所述光谐振器注入激励能量，其中，所述光谐振器具有被分离为增益区和吸收区的多段式结构，所述半导体激光器以比所述光谐振器的光子寿命的2.5倍短的脉宽产生光脉冲。2.根据权利要求1所述的半导体激...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村考宏，黑田隆之助，秋山英文，金昌秀，伊藤隆，中前秀一，
申请(专利权)人：国立研究开发法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：