JP2003204110A - 半導体レーザ装置およびこれを用いた半導体レーザモジュール - Google Patents

半導体レーザ装置およびこれを用いた半導体レーザモジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定波長に対して無反射の透過膜において、
所定波長から一定波長範囲だけシフトした光に対しても
低反射率となる半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１上に、順次ｎ−ＩｎＰ
クラッド層２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、ｐ
−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層５、ｐ側電極６を積層した構造を有する。また、反射
側端面１６上に高反射膜８を積層し、出射側端面１５上
に透過膜９を積層する。透過膜９は、第１の膜１０およ
び第２の膜１１を備え、第２の膜１１は、第２ａ膜１
２、第２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４の３層からなる等価膜
によって構成されている。このような構造とすることに
より、一定波長範囲シフトした光に対しても低反射率を
実現し、積層誤差によって生じる反射率も低く抑えるこ
とが可能な透過膜を備えた半導体レーザ装置を提供でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発振するレーザ光
を反射するための反射側端面と、このレーザ光を出射す
るための出射側端面とを備えた半導体レーザ装置に関
し、特に、出射側端面に透過膜を積層した半導体レーザ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体結晶中の電子の光学遷
移による光子の誘導放出を利用した光波の発振器として
の半導体レーザ装置が広く知られている。このような半
導体レーザ装置は、一般に共振器を備え、この共振器に
よる光増幅を経てレーザ発振をおこなう。
【０００３】共振器の構造としては、もっとも基本的な
ものとして、平行な２つの反射面からなるファブリ・ペ
ロー共振器を用いたものが知られている。ファブリ・ペ
ロー共振器は、半導体レーザ装置を構成する半導体結晶
を壁開もしくは鏡面研磨することで容易に形成できるた
め、通常の光源として半導体レーザ装置を使用する場合
に広く用いられている。
【０００４】しかし、インターネット等に代表されるデ
ータ通信に利用される光通信システムにおいては、ファ
ブリ・ペロー共振器を有する半導体レーザ装置では不十
分である。光通信においては、信号光源もしくは励起光
源として用いられる半導体レーザ装置から出射されるレ
ーザ光は、出射波長におけるピークの強度を大きくし、
ピークの半値幅を小さくすることが必要である。特に、
近年発達している高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Dens
e-Wavelength Division Multiplexing）通信方式におい
ては、狭い波長範囲において複数波長のレーザ光を用い
る必要があり、各レーザ光のピーク半値幅は非常に狭く
なければならない。このようなピーク半値幅の狭いレー
ザ光を、ファブリ・ペロー共振器を用いた半導体レーザ
装置によって出射することはきわめて困難である。
【０００５】このため、光ファイバ中に別途ファイバー
グレーティングを設けた半導体レーザモジュールが提案
されている。このような半導体レーザモジュールの構造
について、図１３に示す。この半導体レーザモジュール
は、半導体レーザ装置１０１を第１レンズ１０２および
第２レンズ１０３を介して光ファイバ１０４に光結合す
る構造からなる。そして、レーザ発振をおこなうため、
反射側端面１０６と、光ファイバ１０４内部に配置され
たファイバーグレーティング１０５によって共振器を構
成する。ファイバーグレーティング１０５は鋭い波長選
択特性を有するため、図１３のような構造とすることに
よって理論上の発振レーザ光のピークは鋭くなり、ピー
ク強度も増大する。
【０００６】この他にも、活性層付近に回折格子を配置
して単一モード発振をおこなうＤＦＢ（distributed fe
ed back: 分布帰還型）レーザや、ＤＢＲ（distributed
bragg reflector: 分布ブラッグ反射型）レーザや、一
定の波長を中心として複数の縦発振モードを発生させる
よう回折格子を配置した半導体レーザ装置も提案されて
いる。これらの半導体レーザ装置も、ファブリ・ペロー
共振器を用いずに、別途優れた波長選択特性を有する共
振器を使用することで鋭いピークを得る点において、フ
ァイバーグレーティングを用いた半導体レーザモジュー
ルと共通する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら鋭い波
長選択特性を有する共振器を備えた半導体レーザ装置に
ついても問題点が知られている。すなわち、上述したこ
れらの半導体レーザ装置およびレーザモジュール（以
下、「半導体レーザ装置等」と言う）は、図１０に例示
するように、通常はレーザ出射方向に出射側端面１０７
を有する。そして、出射側端面１０７と反射側端面１０
６とでファブリ・ペロー共振器を形成する。したがって
実際の半導体レーザ装置等においては、別途設けた鋭い
波長選択特性を有する共振器と、従来通りのファブリ・
ペロー共振器とが併存する構造となる。ファブリ・ペロ
ー共振器による増幅を抑えるために、出射側端面１０７
に対してアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などからなる単層膜を積
層して出射側端面１０７におけるレーザ光の反射率を低
減することもおこなわれているが、実際には１〜５パー
セント程度の反射率が残存し、ファブリ・ペロー共振器
の影響を完全に排除することはできていない。
【０００８】これに対して、出射側端面に単層膜と光学
的に等価な多層膜（以下、「等価単層膜」と言う）を積
層することで、出射側端面におけるレーザ光の反射率を
０にする技術が特開平５−２４３６８９号公報（以下、
「従来技術」と言う）に開示されている。ここで、単層
膜の屈折率ｎf、半導体レーザ装置を構成する半導体結
晶の実効屈折率ｎs、および出射側端面に接する外気の
屈折率ｎ0が次式の関係を満たした場合に、出射側端面
における反射率は０となる。 ｎf＝（ｎsｎ0）1/2・・・・・（１） ｎ0は空気の屈折率であるから１に等しいと仮定する
と、単層膜の屈折率は半導体結晶の実効屈折率の平方根
となる。ここで、たとえば、半導体レーザ装置を構成す
る半導体結晶がＩｎＰからなるとした場合、出射波長λ
が１４８０ｎｍとしてｎs＝３．２５であるから、ｎf≒
１．８となる。ｎf≒１．８を満たす材料は実際の透過
膜として用いるためには強度等で問題があるため、所定
の屈折率および厚みを有する複数の膜を積層することで
全体としての屈折率が１．８となる等価膜を形成する。
【０００９】しかし、従来技術にも問題がある。すなわ
ち、半導体レーザ装置から発振されるレーザ光の波長が
設計値からシフトする場合がある。そのような場合に
は、仮に従来技術に開示された計算値の通りに等価単層
膜を形成しても、反射率０は実現できず、反射率が大き
くなってしまうという問題点が存在する。屈折率は、透
過する光の波長に対する関数であるため、レーザ光の波
長がシフトすることによって膜を形成する複数の材料の
屈折率も変化する。したがって全体としての屈折率も当
然変化し、等価単層膜の屈折率は全反射を実現する屈折
率とは異なる値となるためである。これにより生じる反
射率が、許容できる程度の低い値に抑制できる場合には
特に問題とはならない。
【００１０】しかし、従来技術における等価単層膜で
は、発明者も表明しているように、特定波長の光で無反
射となるものの、特定波長以外の光に対しては高反射率
となってカットフィルタとして機能してしまうという問
題がある。一般には、半導体レーザ装置から出射される
レーザ光のばらつきと成膜のばらつきを考慮して、設計
値に対して±１００ｎｍ程度の誤差を見込んでおく必要
がある。したがって、この点を考慮すると上述の従来技
術には問題があり、波長シフトした光に対して出射側端
面が高反射率になることで、ファブリ・ペロー共振器が
形成されてしまう。
【００１１】また、従来技術の等価単層膜は、積層する
複数の膜の膜厚制御が問題となる。従来技術では、等価
単層膜は、たとえば各膜厚が９０．２３ｎｍや８．２５
ｎｍ等からなる多層膜で構成するものとしているが、電
子ビーム蒸着やスパッタリング等を用いて膜成長をおこ
なった場合、±５パーセント程度の積層誤差を生じるお
それがあることを考慮する必要がある。したがって、現
実に積層された等価単層膜では積層厚み誤差により、反
射率が０とはならない場合がある。そのため、ファブリ
・ペロー共振器の形成を効果的に抑制するためには、積
層誤差が生じた場合でも生じる反射率を非常に低く抑制
できるような構造をあらかじめ設計しておく必要があ
る。
【００１２】これらの問題点から、半導体レーザ装置の
出射側端面に積層する膜は、特定波長からある程度シフ
トした波長に対しても０ないしはきわめて低い反射率と
なる必要があるとともに、膜成長において積層誤差が生
じた場合でも反射率の変動が少ないことが必要である。
しかし、このような観点からの研究は現在に至るまで特
におこなわれていない。
【００１３】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
もので、発振波長や出射側端面に積層する膜厚のずれが
生じても出射側端面における反射率が０もしくはきわめ
て低い値となるような半導体レーザ装置および半導体レ
ーザモジュールを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、発振するレ
ーザ光を反射するための反射側端面と、前記レーザ光を
出射するための出射側端面とを備えた半導体レーザ装置
であって、前記出射側端面上に積層され、出射される前
記レーザ光に対して低反射となり複数の膜構造を有する
多層膜を含む透過膜を備え、前記多層膜の少なくとも１
層の膜は、該１層の膜と光学的に等価であり複数の膜を
含む等価膜であることを特徴とする。
【００１５】この請求項１の発明によれば、多層膜構造
を有することで単層膜によって無反射を実現した場合と
比較してレーザ光から一定範囲だけシフトした波長に対
する反射率を低くし、ファブリ・ペロー共振器の影響を
抑制することができる。
【００１６】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記多層膜は、２層膜であ
り、該２層膜の少なくとも１層の膜が等価膜であること
を特徴とする。
【００１７】この請求項２の発明によれば、２層膜とい
う単純な構造からなる透過膜で無反射を実現でき、ま
た、等価膜を用いたことで、各層が単一膜からなる２層
膜と比較して、レーザ光から一定範囲波長がシフトした
光に対する反射率が同等もしくはより低い値に抑制する
ことができる。なお、等価膜を構成する１層の膜は、２
層膜のどちらか一方でもよく、２層とも等価膜となる構
成としても良い。
【００１８】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記２層膜は、前記出射側端
面上に配置された第２の膜と、該第２の膜上に配置され
た第１の膜とを備え、前記第２の膜が、前記出射側端面
と接触して積層された第３の膜と、該第３の膜と接触し
て積層された第４の膜と、該第４の膜と接触して積層さ
れた第５の膜とを有する等価膜を含むことを特徴とす
る。
【００１９】この請求項３の発明によれば、第２の膜を
第３の膜、第４の膜および第５の膜からなる等価膜に置
き換えることとしたため、単純に２つの膜によって構成
した２層膜と比較して、レーザ光から一定範囲だけ波長
がシフトした光に対する出射側端面における反射率を同
等もしくはより低い値に抑えることができる。
【００２０】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記第１の膜が、前記第５の
膜と接触して配置され、前記第５の膜と同一光学材料か
らなることを特徴とする。
【００２１】この請求項４の発明によれば、第１の膜と
隣接して配置された第５の膜が、第１の膜と同一の光学
材料からなるため、透過膜を積層する際に、第１の膜と
第５の膜を一連の工程で製造することができる。
【００２２】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記第５の膜が、前記第３の
膜と同一光学材料からなることを特徴とする。
【００２３】この請求項５の発明によれば、第５の膜と
第３の膜とを同一光学材料から形成されることとしたた
め、第３の膜、第４の膜および第５の膜からなる等価膜
が、中心面に対して対称な構造とすることができる。
【００２４】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記出射側端面と、前記多層
膜との間に端面保護層が配置されていることを特徴とす
る。
【００２５】この請求項６の発明によれば、端面保護層
を設けることによって出射側端面の酸化を抑制し、出射
側端面におけるＣＯＤ（Catastrophic Optical Damag
e）の発生を抑制することができる。
【００２６】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記端面保護層は、ＩｎＧａ
Ｐによって形成されていることを特徴とする。
【００２７】この請求項７の発明によれば、端面保護層
をＩｎＧａＰによって形成することによって、活性層等
を形成する半導体材料と端面保護層との密着性が高めら
れ、また、端面保護層を含めて多層膜の最適化を行うこ
とで広い波長範囲に渡って低い反射率を実現することが
できる。
【００２８】また、請求項８にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記出射側端面の少なくとも
レーザ光出射部分における前記レーザ光に対する屈折率
が、３以上、４以下であり、前記レーザ光に対する前記
第１の膜の屈折率が、１．１以上、１．９以下であり、
前記レーザ光に対する前記第２の膜の屈折率が、１．９
０以上、３．０以下であることを特徴とする。
【００２９】この請求項８の発明によれば、以上のよう
に屈折率を定めることにより、第２の膜を構成する等価
膜および第１の膜の光学材料の選択を容易におこなうこ
とができる。
【００３０】また、請求項９にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記出射側端面の少なくとも
レーザ光出射部分における前記レーザ光に対する屈折率
が３．２５であり、前記レーザ光に対する前記第１の膜
の屈折率が１．６２であり、前記レーザ光に対する前記
第２の膜の屈折率が、２．５０以上、２．９２以下であ
ることを特徴とする。
【００３１】この請求項９の発明によれば、第２の層の
屈折率を２．５０以上、２．９２以下としたため、第１
および第２の膜の積層誤差に対して生じる反射率を低く
抑えることができる。
【００３２】また、請求項１０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第１の膜、前記第３の
膜および前記第５の膜がアルミナであり、前記第４の膜
がアモルファスシリコンであることを特徴とする。
【００３３】この請求項１０の発明によれば、膜の材料
をアルミナおよびアモルファスシリコンとすることで、
半導体レーザ装置の透過膜として長期の使用に耐えるこ
とのできる信頼性の高い等価２層膜を実現することがで
きる。
【００３４】また、請求項１１にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第１の膜、前記第３の
膜および前記第５の膜がアルミナであり、前記第４の膜
が酸化チタンであることを特徴とする。
【００３５】この請求項１１の発明によれば、膜の材料
をアルミナおよび酸化チタンとすることで、半導体レー
ザ装置の透過膜として信頼性の高い等価２層膜を実現す
ることができる。
【００３６】また、請求項１２にかかる半導体レーザ装
置は、発振するレーザ光を反射するための反射側端面
と、前記レーザ光を出射するための出射側端面とを備え
た半導体レーザ装置であって、前記出射側端面上に配置
され、前記レーザ光に対する反射率がほぼ０であり、前
記レーザ光の波長との差分値が１００ｎｍ以下の波長の
光に対する反射率が０．４パーセント以下である多層膜
を備えたことを特徴とする。
【００３７】この請求項１２の発明によれば、レーザ光
の波長との差分値が１００ｎｍ以下の波長範囲において
多層膜の反射率を０．４パーセント以下としたため、出
射されるレーザ光の波長が設計値から変動した場合であ
っても光出力の低下を抑制することができる。
【００３８】また、請求項１３にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記多層膜は、前記レーザ
光に対する反射率がほぼ０であり、前記レーザ光の波長
との差分値が１００ｎｍ以下の波長の光に対する反射率
が０．２パーセント以下であることを特徴とする。
【００３９】この請求項１３の発明によれば、レーザ光
の波長との差分値が１００ｎｍ以下の波長範囲において
多層膜の反射率を０．２パーセント以下としたため、出
射されるレーザ光の波長が設計値から変動した場合であ
っても、光出力の値に関しては波長変動がなかった場合
とほぼ同等の値を維持することができる。
【００４０】また、請求項１４にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項１〜１３のいずれか一つに記載され
た半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置の温度を制
御する温調モジュールと、前記半導体レーザ装置から出
射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、前記
半導体レーザ装置と前記光ファイバと光結合をおこなう
光結合レンズ系とを備えたことを特徴とする。
【００４１】この請求項１４の発明によれば、請求項１
〜１３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置を用い
ることで、出射波長におけるレーザ光のピーク強度が大
きく、ピークの半値幅が狭いレーザ光を出射することが
できる。
【００４２】また、請求項１５にかかる半導体レーザモ
ジュールは、上記の発明において、前記半導体レーザ装
置の光出力を測定する光検出器と、光ファイバからの反
射戻り光の入射を抑制するアイソレータとを備えたこと
を特徴とする。
【００４３】この請求項１５の発明によれば、光検出器
を設けることで光出力のモニタが可能で光出力の安定化
を図ることができ、アイソレータを備えたことで外部か
らの反射光を防ぐことができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
かかる半導体レーザ装置および半導体レーザモジュール
の好適な実施の形態について説明する。図面の記載にお
いて同一または類似部分には同一あるいは類似な符号を
付している。ただし、図面は模式的なものであり、層の
厚みと幅との関係、各層の厚みの比率などは現実のもの
とは異なることに留意する必要がある。また、図面の相
互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が
含まれていることはもちろんである。
【００４５】実施の形態１．まず、この発明の実施の形
態１にかかる半導体レーザ装置について説明する。図１
は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造を示
す側面断面図を示す。実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置は、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５、
ｐ側電極６を積層した構造を有する。また、ｎ−ＩｎＰ
基板１の下にはｎ側電極７が配置されている。さらに、
実施の形態１にかかる半導体レーザ装置は、反射側端面
１６（図１における左側端面）に高反射膜８が積層さ
れ、出射側端面１５（図１における右側端面）に第１の
膜１０および第２の膜１１を含む透過膜９が積層されて
いる。さらに、第２の膜１１は、第２ａ膜１２、第２ｂ
膜１３および第２ｃ膜１４の３層からなる等価膜によっ
て構成されている。なお、以下においてこのような構造
からなる膜を等価２層膜と言う。
【００４６】ここで、ｎ−ＩｎＰクラッド層２およびｐ
−ＩｎＰクラッド層４は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３よりもバンドギャップの大きい物質で構成されて
いる。これはレーザ発振に寄与するキャリアをＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内部に閉じ込めるためであ
る。また、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５は、ｐ側
電極６に対してオーミック接触を得るために設けられた
もので、ｐ型不純物を高密度にドープしている。なお、
本実施の形態１において半導体レーザ装置から出射され
るレーザ光の波長は１４８０ｎｍとするよう構成されて
いる。
【００４７】そして、本実施の形態にかかる半導体レー
ザ装置は、上述の通り出射側端面１５において第１の膜
１０および第２の膜１１を含んだ透過膜９を有する。さ
らに、第２の膜１１は第２ａ膜１２、第２ｂ膜１３、第
２ｃ膜１４から構成される等価２層膜構造を有する。以
下、この透過膜９について説明する。
【００４８】本実施の形態１における半導体レーザ装置
は、従来のファブリ・ペロー共振器を用いた半導体レー
ザ装置と異なり、出射側端面１５と反射側端面１６によ
って共振器を構成しないこととし、本実施の形態１にか
かる半導体レーザ装置は、反射側端面１６に積層された
高反射膜８と、図１０で例示したファイバーグレーティ
ングのような外部回折格子とによって共振器を形成する
ものとする。したがって、高反射膜８はある程度の反射
率を実現するような物質で構成されるのに対し、出射側
端面１５に積層された透過膜９は、ファブリ・ペロー共
振器の形成を防ぐためになるべく反射率が低くなること
が必要であり、より好ましくは出射側端面１５における
発振レーザ光の反射率を０とする必要がある。なお、こ
こで反射率とは、所定波長の光を外部から出射側端面１
５に入力した場合における入力光強度と反射光強度の比
である。出射側端面１５の反射率を確認するためには実
際に光を入力して測定しても良いが、半導体レーザ装置
のように微小なデバイスの場合には、組成を調べた上で
反射率を計算することが一般に行われる。具体的には走
査線電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy:ＳＥ
Ｍ）によって出射側端面１５上に積層された薄膜構造の
膜厚を測定し、オージェ電子分光分析（Auger Electron
Spectroscopy：ＡＥＳ）装置を利用して薄膜構造の構
成を概算する。そして、かかる概算値に基づいて分光エ
リプソメトリ法を利用することで出射側端面１５の反射
率を精密に導出することができる。以下で言及する反射
率は、かかる手法によって導出された値か、実際に出射
側端面１５に光を直接照射して導出される値とする。
【００４９】また、実際の半導体レーザ装置では、出射
するレーザ光の波長はＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
３に注入される電流の大きさや、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−Ｍ
ＱＷ活性層３の温度によって変動する。さらに、製造し
た半導体レーザ装置の出射波長が設計段階における値と
異なるものとなる場合もある。したがって、透過膜９は
特定波長においてのみ光を透過するのではなく、特定波
長に対して一定の波長範囲だけシフトした光に対しても
出射側端面１５における反射率が低いもしくは反射率が
０となるよう透過膜９を構成することが必要である。具
体的には、特定波長に対して±１００ｎｍ程度シフトし
た光に対してもファブリ・ペロー共振器を構成すること
のないよう透過膜９を構成する必要がある。
【００５０】さらに、現実の膜形成における誤差に対す
る許容度を高める必要がある。実際の膜成長において
は、膜厚に対して±５パーセント程度の誤差が生じてし
まうため、誤差が生じた場合でも出射側端面１５におけ
る反射率が許容できる程度に低い値となるようにあらか
じめ設計しておく必要がある。
【００５１】これらの観点に基づいて透過膜９を構成す
る第１の膜１０、第２の膜１１、さらには第２の膜１１
を構成する第２ａ膜１２、第２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４
の構造を設計する必要がある。なお、以下において、第
１の膜１０の屈折率をｎ1とし、厚みをｄ1とし、第２の
膜１１は屈折率ｎ2、厚みｄ2を有するものとする。同様
に、第２ａ膜１２は屈折率ｎ2a、厚みｄ2aを有し、第２
ｂ膜１３は屈折率ｎ 2b、厚みｄ2bを有し、第２ｃ膜１４
は屈折率ｎ2c、厚みｄ2cを有するものとする。なお、以
下において、これらの屈折率は本実施の形態１にかかる
半導体レーザ装置から出射されるレーザ光の波長に対す
る値とする。
【００５２】最初に、ｎ1、ｄ1、ｎ2、ｄ2と、出射側端
面１５における発振レーザ光の反射率との関係につい
て、説明する。なお、レーザ光の発振波長をλとし、Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の屈折率をｎsとす
る。また、第１の膜１０と接する外気の屈折率をｎ0と
する。以下に、一般の２層膜について、特定の波長λに
対して反射率０を実現するための式を示す。 ｔａｎ2δ1＝ｎ1 2（ｎs−ｎ0）（ｎ2 2−ｎ0ｎs）／｛（ｎ1 2ｎs−ｎ2 2 ｎ0）（ｎ0ｎs−ｎ1 2）｝・・・・・（２） ｔａｎ2δ2＝ｎ2 2（ｎs−ｎ0）（ｎ0ｎs−ｎ1 2）／｛（ｎ1 2ｎs−ｎ2 2 ｎ0）（ｎ2 2−ｎ0ｎs）｝・・・・・（３）
【００５３】ここで、δj＝２πｎjｄj／λ（ｊ＝１、
２）である。（２）、（３）式において、ｎ0は外気の
屈折率（空気の場合、１．０）であり、ｎsは半導体レ
ーザ装置の材料によって決定される定数である。したが
って、（２）、（３）式はｎ1、ｄ1、ｎ2、ｄ2を変数と
する方程式であり、４個の変数のうち２つの変数を決定
することにより、（２）、（３）式から第１の膜１０お
よび第２の膜１１の構造を決定することができる。
【００５４】一般に、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
３の屈折率ｎsは３〜４の値となり、これに応じて
（２）、（３）式から第１の膜１０および第２の膜１１
の屈折率ｎ1、ｎ2は、以下の表のように求められる。
【表１】
【００５５】したがって、屈折率ｎs、ｎ1が決定される
ことにより、第２の膜１１の屈折率ｎ2も定まり、その
ような値の屈折率を実現するように、第２ａ膜１２、第
２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４の膜構造が決定できる。
【００５６】次に、第２の膜１１を構成する第２ａ膜１
２、第２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４の構造を決定する方法
について、説明する。一般に、一定の屈折率および膜厚
を有する膜は、２次元正方行列である特性マトリックス
Ｍで表現することができる。特性マトリックスＭkの要
素をｍij（１≦ｉ、ｊ≦２）とすると一般に、屈折率ｎ
k、膜厚ｄkの膜について、 ｍ11＝ｍ22＝ｃｏｓφk・・・・・（４） ｍ12＝ｉｎk -1ｓｉｎφk・・・・（５） ｍ21＝ｉｎkｓｉｎφk・・・・・（６） と表すことができる。なお、φk＝２πｎkｄk／λであ
り、ｉは虚数単位である。これは、第２ａ膜１２、第２
ｂ膜１３、第２ｃ膜１４についても同様に定義すること
ができ、第２の膜１１の特性マトリックスをＭ2、第２
ａ膜１２をＭ2a、第２ｂ膜１３をＭ2b、第２ｃ膜１４を
Ｍ2cとする。Ｍ2、Ｍ2a、Ｍ2b、Ｍ2c間の関係は、 Ｍ2＝Ｍ2a＊Ｍ2b＊Ｍ2c・・・・（７） で表される。（７）式は、２次元正方行列についての計
算式であるため、行列の各要素について方程式が成立
し、実際には４個の方程式からなる。ここで、（２）、
（３）式で第１の膜１０の屈折率ｎ1および第２の膜１
１の屈折率ｎ2が決定されていた場合、ｎ2a、ｄ2a、ｎ
2b、ｄ2b、ｎ2c、ｄ2cの６つの変数について４個の方程
式が存在する。したがって、これら変数のうち、任意の
２つを決定した場合、残りの変数も（７）式から求ま
る。これにより、第２ａ膜１２、第２ｂ膜１３、第２ｃ
膜１４の構造は決定される。
【００５７】本実施の形態１においては、第２ａ層１２
および第２ｃ膜１４を同一の材料で形成し、膜厚も等し
いものとして設計する。これは、A.Thelen : "Physics
of Thin Films", Vol.5, Academic Press, New York(19
69)によると、中心面に対して対称な構造を有する多層
膜は、単層膜と等価とみなせるためである。また、同一
の材料を用いることにより、製造工程を簡略化すること
ができるためでもある。したがって、本実施の形態１に
おいては、ｎ2a＝ｎ2c、ｄ2a＝ｄ2cとなり、（７）式に
おける変数を４個に減らすことで、変数の値をすべて求
めることができる。
【００５８】以上の議論から、第１の膜１０の屈折率ｎ
1と、第２の膜１１における屈折率ｎ2を決定して（２）
〜（７）式を計算することで、第２の膜１１を構成する
第２ａ膜１２、第２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４と、第１の
膜１０の構造を決定することができる。したがって、第
１の膜１０と第２の膜１１から構成される透過膜９の構
造が決定される。
【００５９】次に、第１の膜１０の屈折率ｎ1と第２の
膜１１の屈折率ｎ2を決定する方法について、説明す
る。まず、第１の膜１０を構成する物質を決定する。第
１の膜１０は、図１でも示したように等価膜ではなく、
一種類の材料から構成されることから、構成材料を決定
することで、屈折率ｎ1は決定される。
【００６０】第１の膜１０を構成する具体的な材料とし
ては、本実施の形態１においてはＡｌ2Ｏ3とする。Ａｌ
2Ｏ3は、低反射膜の材料として従来から知られており、
その特性および膜成長に関して数々の研究が既に行われ
ている。したがって、Ａｌ2Ｏ3は、半導体レーザ装置の
端面上での成長が容易で、半導体レーザ装置の長期に渡
る使用に対しても安定であることが確認されていること
からである。第１の膜１０をＡｌ2Ｏ3で構成した場合、
屈折率ｎ1は、波長λが１４８０ｎｍの光に対してｎ1＝
１．６２０となる。
【００６１】また、第２の膜１１についても、構成する
材料をあらかじめ決定する。第２ａ膜１２と、第２ｃ膜
１４は上述の通り同一の屈折率からなることから、同一
の材料によって構成するものとする。本実施の形態１に
おいては、第２ａ膜１２および第２ｃ膜１４をＡｌ2Ｏ3
とし、第２ｂ膜１３をアモルファスシリコン（以下「α
−Ｓｉ」と言う）で構成するものとする。Ａｌ2Ｏ3を用
いたのは、成長が容易で長期の使用に対して安定である
ことの他に、第２ａ膜１２と第１の膜１０は隣接してい
ることから、２つの膜に対して同一の材料を用いること
で第２ａ膜１２と第１の膜１０を連続成長させることが
できるためでもある。また、α−Ｓｉを第２ｂ膜１３の
構成材料としたのはＡｌ2Ｏ3と同様に、既知の材料であ
り端面における膜成長が容易で、長期の使用に対して安
定な物質であるためである。
【００６２】なお、（７）式からも分かるように、第２
ａ膜１２、第２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４の構成材料を決
定しただけでは第２の膜１１の屈折率ｎ2は決定するこ
とができない。一方で、本実施の形態１においては、屈
折率ｎ1は既に決定されていることから、屈折率ｎ2を決
定すれば、（２）〜（７）式により透過膜９を構成する
すべてのパラメータが決定される。
【００６３】以上の議論により、屈折率ｎ1については
決定されたものとする。したがって、以下では、積層誤
差に対して許容度が大きく、特定波長からシフトした波
長に対しても非常に低い反射率を実現できる透過膜９を
得るために、屈折率ｎ2を様々な値に設定して、透過膜
９の特性を調べることにより、屈折率ｎ2の範囲を決定
し、透過膜９の構造を決定する
【００６４】図２は、屈折率ｎ2の変動に対する各層の
膜厚ｄ1、ｄ2a、ｄ2bを示すグラフ図である。ここで、
第２ｃ膜１４の膜厚ｄ2cは、膜厚ｄ2aと同一の値として
いるため、グラフ上には表示しない。なお、図２で屈折
率ｎ2の範囲を１．８から３．０としたのは、屈折率が
１．８の場合は、従来技術における単層膜を透過膜で表
した場合と同一の屈折率となることから第１の層１０の
存在は必要なくなり、多層膜の利点がなくなるためであ
る。また、上限を３としたのは次の理由による。すなわ
ち、本実施の形態１にかかる半導体レーザ装置はＩｎＰ
を主要な材料とし、屈折率ｎsは３．２５である。した
がって、屈折率ｎ2が３を越えると半導体レーザ装置の
屈折率との差が実質的になくなり、第２の膜１１を設け
た意味がなくなるためである。
【００６５】図２によれば、屈折率ｎ2が大きくなるに
したがって、第１の膜１０および第２ｂ膜１３の膜厚は
増大し、第２ａ膜１２の膜厚は、屈折率ｎ2＝２．５付
近で極小となる。なお、これらの値はｎ2を変数として
（２）〜（７）式を計算することによって求められてい
る。
【００６６】図３（ａ）、（ｂ）は、図２において決定
された透過膜９の構造について、積層誤差に対する出射
側端面１５上の反射率変化の傾向を示すグラフである。
図２（ａ）は、Ａｌ2Ｏ3を構成材料とする第１の膜１
０、第２ａ膜１２および第２ｃ膜１４の厚みが、設計値
から±１０パーセントずれた場合に出射側端面１５上で
レーザ光がどの程度反射されるかを示す。また、図３
（ｂ）は、第２ｂ膜１３を構成するα−Ｓｉの膜厚が設
計値から±１０パーセントずれた場合の出射側端面１５
における反射率を示す。実際の膜成長においては、通常
は誤差を±５パーセント以下に抑えることが可能である
が、図３では積層誤差に対する反射率変化の傾向を顕著
に示すために積層誤差を大きく想定している。
【００６７】図３（ａ）が示すように、Ａｌ2Ｏ3に関し
ては第２の膜１１の屈折率ｎ2をあらかじめ大きく設計
していた場合には、積層誤差が生じても反射率を低く抑
えることができる。特に、積層誤差が＋１０パーセント
の場合には反射率は顕著に抑えられる。逆に、α−Ｓｉ
の積層誤差に関しては、図３（ｂ）に示すように、屈折
率ｎ2を大きく設計した方が出射側端面１５における反
射率は大きくなる。
【００６８】したがって、図３（ａ）、（ｂ）は相反す
る結果を示すが、α−Ｓｉの積層誤差によって生じる反
射率は最大でも０．０５パーセントと非常に低いことか
ら、実際上の問題は生じない。そのため、Ａｌ2Ｏ3の積
層誤差に対する反射率を抑えるため、第２の膜１１の屈
折率ｎ2は２．４から３．０程度とすることが望まし
い。このように限定することで、現実の膜成長における
積層誤差が±５パーセント以内とすれば、積層誤差によ
って生じる反射率は最大でも約０．３５パーセントに抑
制することができる。本実施の形態１においては、この
範囲における特性を調べるための具体例として、ｎ2＝
２．５の構造と、ｎ2＝２．９２となる構造とを選択し
た。なお、ｎ2＝２．５とした場合、（２）〜（７）式
から、ｄ1＝１８７．３ｎｍ、ｄ2a＝ｄ2c＝２９．７ｎ
ｍ、ｄ2b＝２３．９ｎｍとなる。また、ｎ2＝２．９２
とした場合、同様に（２）〜（７）式から、ｄ1＝２１
６．０ｎｍ、ｄ2a＝ｄ2c＝５０．２ｎｍ、ｄ2b＝４６．
８ｎｍとなる。
【００６９】次に、ｎ2＝２．９２とした透過膜につい
て、出射波長λに対する反射率の変化を図４（ａ）に示
す。図４（ａ）において、曲線ｌ1は本実施の形態１に
おける等価２層膜構造を有する透過膜９の反射率変化を
示し、曲線ｌ2は、第２の膜１１を単一の膜で構成した
場合の反射率変化を示す。なお、現実には第２の膜１１
を単一膜で構成するのは材料選択の点から現実的ではな
く、曲線ｌ2はあくまで曲線ｌ1との比較のために表示し
た理論値である。
【００７０】本実施の形態1にかかる透過膜９に関する
曲線ｌ1は、単一膜に関する曲線ｌ2と比較して波長λが
１３００ｎm以下の波長領域で反射率が顕著に大きくな
る。しかし、本実施の形態1においては１３８０ｎｍ≦
λ≦１５８０ｎｍの範囲で反射率が０もしくは非常に低
い反射率であればよいため、問題とはならない。波長λ
が１３８０ｎｍ≦λ≦１５８０ｎｍの範囲では透過膜９
に関する曲線ｌ1は単一膜に関する曲線ｌ2とほぼ一致し
ている。そのため、第２の膜１１の屈折率をｎ2＝２．
９２とした場合に第２の膜１１を等価膜で構成すること
によって、単一膜を用いた場合とほぼ同等の性能を確保
することができる。
【００７１】同様に、ｎ2＝２．５とした透過膜につい
て出射波長λに対する反射率の変化を図４（ｂ）に示
す。図４（ｂ）において曲線ｌ3は実施の形態１におけ
る透過膜９の反射率変化を示し、曲線ｌ4は、第２の膜
１１を単一膜で構成した場合の反射率変化を示す。
【００７２】ｎ2＝２．５では、第２の膜１１を単一膜
で構成した場合よりも、実施の形態１における等価２層
膜を用いた場合の方があらゆる波長範囲で反射率を低く
抑制できることが図４（ｂ）のグラフで示されている。
また、図４（ｂ）ではほぼ重なって見えるが、出射波長
λが１３８０ｎｍ≦λ≦１５８０ｎｍの範囲でも本実施
の形態１における等価２層膜は、単一膜で構成した２層
膜と比較して優れた特性を有する。
【００７３】このように図４（ａ）、（ｂ）で示したと
おり、第２の膜１１を単一膜で構成した２層膜と比較し
て、本実施の形態１における等価２層膜は設計波長から
ずれた波長範囲において同等もしくはより低い反射率を
実現することができる。
【００７４】次に、従来技術にかかる単層膜を多層膜で
置き換えた等価単層膜構造と、本実施の形態１における
等価２層膜である透過膜９との反射率の比較を行う。図
５（ａ）において、曲線ｌ5は従来技術にかかる等価単
層膜の反射率を示し、曲線ｌ6はｎ2＝２．９２とした場
合の本実施の形態１にかかる等価２層膜の反射率を示
す。また、曲線ｌ7はｎ2＝２．５の場合の等価２層膜の
反射率を示す曲線である。従来技術と比較すると、本実
施の形態１における透過膜９は出射波長λの変化に対し
て１３５０ｎｍ以上の波長領域では従来技術よりも低い
反射率を有する。１３５０ｎｍ以下ではｎ2＝２．９２
の等価２層膜の反射率が高くなっているが、半導体レー
ザ装置の発振波長範囲から考えて特に問題とはならな
い。
【００７５】図５（ｂ）は、図５（ａ）のグラフのう
ち、１３８０ｎｍ≦λ≦１５８０ｎｍの範囲を拡大して
表示したものである。これを見ると、本実施の形態１に
かかる半導体レーザ装置の想定出射波長である１３８０
ｎｍ≦λ≦１５８０ｎｍの波長範囲において、本実施の
形態１における透過膜９が従来技術よりも低い反射率を
実現していることが分かる。特に、ｎ2＝２．５の場合
には反射率の最大値を０．２５パーセント程度にまで抑
制することができる。ｎ2＝２．９２の場合もλ≦１４
８０ｎｍでは従来技術にかかる等価単層膜とほぼ同一で
あるが、１４８０ｎｍ≦λの範囲ではもっとも反射率を
低く抑えることができる。
【００７６】図５（ｂ）に示すように、本実施の形態１
における透過膜９は、従来技術の等価単層膜と比較して
反射率を低く抑えることができる。しかも、ｎ2＝２．
９２において従来技術の等価単層膜と同等もしくは良好
な特性を有し、ｎ2＝２．５においてはさらに良好な特
性を有することから、少なくとも半導体レーザ装置の屈
折率ｎsがｎs＝３．２５の場合に、２．５≦ｎ2≦２．
９２の範囲で第２の膜１１の屈折率ｎ2を設定すること
で従来技術よりも優れた透過膜を提供することができる
ことが明らかである。なお、図５（ｂ）から明らかなよ
うに、屈折率ｎ 2が小さくなるにしたがって良好な特性
を示すことから、膜成長の際の積層誤差を低く抑制でき
る場合には、屈折率ｎ2を２．５以下にすることも望ま
しい。
【００７７】さらに、第２の膜１１の屈折率を詳細に変
化させることによる反射率の変化について説明する。図
６は、第２の膜１１の屈折率ｎ2を１．９〜２．８に変
化させた場合における１３８０ｎｍ≦λ≦１５８０ｎｍ
の波長範囲での反射率変化を示すグラフである。具体的
には、曲線ｌ8はｎ2＝１．９の場合における反射率変化
を示し、以下曲線ｌ9、ｌ10、ｌ11、ｌ12、ｌ13、ｌ14
は、順次ｎ2＝２、２．１、２．３、２．５、２．７、
２．８の場合における反射率の変化を示す。なお、曲線
ｌ15は、比較のために示したものであって、従来技術で
説明した等価単層膜の反射率変化を示すグラフである。
【００７８】図６からも明らかなように、本実施の形態
１にかかる半導体レーザ装置のように、等価２層膜構造
を備えた場合には、反射率を導出したすべての屈折率に
おいて従来の等価単層膜の反射率よりも低い値を示して
いる。このことから、一定の波長範囲に渡って反射率を
低減させるような膜構造を実現する場合には、等価単層
膜よりも等価２層膜のような等価多層膜を用いることの
方が有効であることが分かる。具体的には、等価２層膜
を用いた場合には、屈折率ｎ2の値に関わらず、想定出
射波長との差分値が１００ｎｍ以下である１３８０ｎｍ
≦λ≦１５８０ｎｍの広い範囲で反射率を０．４％以下
に抑制することが可能である。また、屈折率ｎ2の値が
２．７以上の場合（曲線ｌ13、ｌ14）には、１３８０ｎ
ｍ≦λ≦１５８０ｎｍの範囲における反射率が０．２％
以下にまで抑制することができ、さらに好ましい。
【００７９】なお、図１に示す半導体レーザ装置は、反
射側端面１６と図示をしない外部回折格子とによって共
振器を構成するものとしたが、他の構造により共振器を
構成することも可能である。たとえば、図８に示すよう
に、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３とｐ−ＩｎＰク
ラッド層４との間にｐ−ＩｎＰスペーサ層２０を設け、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層２０内部に回折格子２１を配置す
るＤＦＢレーザとしてもよい。この場合、回折格子２１
と高反射膜８とで共振器を構成するため、外部に回折格
子を配置する必要がないという利点を有する。なお、ス
ペーサ層はＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の下部に
配置し、回折格子をスペーサ層の内部に設けてもよく、
その場合のスペーサ層の導電型はｎ型とすることが望ま
しい。
【００８０】また、図９に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３とｐ−ＩｎＰクラッド層４との間に
ｐ−ＩｎＰスペーサ層２２を配置し、その内部に部分的
に回折格子２３を配置しても良い。半導体レーザ装置の
レーザ光出射方向の長さや、回折格子の周期、結合係数
の値等を工夫することによって、ある一定の中心波長に
対して複数の発振縦モードを有するレーザ光を出射する
ことができる。ここで、出射側端面１５上に本実施の形
態１における等価２層膜による透過膜９を配置すること
により、各発振縦モードのピークの半値幅を狭くするこ
とができ、発振縦モード間の波長間隔を狭くできること
が期待される。
【００８１】実際に、図９の構造を有し、本実施の形態
１にかかる透過膜９を適用した半導体レーザ装置と、従
来の透過膜（反射率１．５パーセント）を適用した半導
体レーザ装置のレーザ光の出射波長スペクトルを計測し
た。ここで、半導体レーザ装置は、内部に回折格子を設
け、反射側端面に形成した反射膜と回折格子によって共
振器を構成する構造のものを用いた。また、注入電流Ｉ
の値をそれぞれＩ＝２００ｍＡ、５００ｍＡ、９００ｍ
Ａとした場合の出射波長スペクトルについて、計測をお
こなった。なお、それぞれの半導体レーザ装置は、透過
膜以外は同一条件で製造したものである。
【００８２】図７（ａ）には本実施の形態における透過
膜９を適用した半導体レーザ装置のスペクトルを示し、
図７（ｂ）には反射率１．５パーセント程度の透過膜を
適用した半導体レーザ装置のスペクトルを示す。図７
（ａ）において、曲線ｌ16は注入電流Ｉ＝２００ｍＡの
場合のスペクトルであり、曲線ｌ17はＩ＝５００ｍＡ、
曲線ｌ18はＩ＝９００ｍＡの場合のスペクトルを示す。
また、図７（ｂ）において、曲線ｌ19はＩ＝２００ｍ
Ａ、曲線ｌ20はＩ＝５００ｍＡ、曲線ｌ21はＩ＝９００
ｍＡの場合のスペクトルを示す。
【００８３】全体的な傾向として、本実施の形態１にお
ける透過膜９を適用した半導体レーザ装置の方が、ピー
ク強度が強く、ピークの半値幅が狭いことが分かる。以
下、特に差異が著しいＩ＝９００ｍＡの曲線ｌ18と曲線
ｌ21について、比較をおこなう。
【００８４】曲線ｌ18ではピーク強度がほぼ８０００で
あるのに対して、曲線ｌ21での強度は、注入電流値が等
しいにも関わらず６５００程度となっている。また、ピ
ーク波形も曲線ｌ21では半値幅が広く、いびつな波形と
なっている。また、１４８０．２ｎｍ付近で別のブロー
ドなピークが存在している。これに対して、曲線ｌ18で
は半値幅の細いピークを有し、別波長におけるピークも
存在しない。
【００８５】以上の結果から、従来の透過膜を使用した
半導体レーザ装置と比較して、本実施の形態１における
等価２層膜を適用した半導体レーザ装置は発光効率が高
く、発振波長におけるピークの半値幅も狭い。このた
め、本実施の形態１によって、光通信における信号光源
もしくは励起光源として優れた特性を有する半導体レー
ザ装置を提供することができることがわかる。
【００８６】なお、半導体レーザ装置内部に図示しない
回折格子を配置し、回折格子上部にはｐ側電極を配置し
ないＤＢＲレーザに関しても、本実施の形態１における
等価２層膜による透過膜の適用が有効である。すなわ
ち、本実施の形態１における等価２層膜による透過膜を
出射側端面に積層することは、ファブリ・ペロー共振器
を用いないあらゆる半導体レーザ装置に対して有効であ
る。
【００８７】以上述べたように、本実施の形態１にかか
る半導体レーザ装置は、透過膜９に等価２層膜を用いて
いる。等価膜構造を利用したことにより、無反射２層膜
を実現するために所定範囲の屈折率を有する物質のう
ち、任意の屈折率を有する物質を膜の材料として用いる
ことができる。このことにより、たとえば、既に広く用
いられ、長期の使用に耐えられるなどの特性が明らかな
物質を材料とすることができる。したがって、所望の屈
折率を実現するために第２の膜１１に単一の特殊な物質
を用いた場合と比較して、半導体レーザ装置の長期使用
に対する耐久性を高めること等が可能となる。また、特
殊な材料を用いた場合と比較して製造コストを低く抑え
ることができ、製造を容易におこなうことができる。
【００８８】また、等価２層膜を用いたことによって、
半導体レーザ装置の出射側端面１５における一定波長範
囲に対する反射率を０または０．２５パーセント程度以
下のきわめて低い値に抑制することができる。したがっ
て、反射側端面１６と出射側端面１５によってファブリ
・ペロー共振器が構成されるのを防止することができ
る。これにより、レーザ発振波長ピークの半値幅を狭く
し、ピーク強度を大きくすることができる。しかも、こ
れらの利点は等価単層膜の場合よりも程度が高く、また
等価膜を用いない２層膜の場合と同等以上の効果を発揮
する。
【００８９】さらに、等価２層膜は、積層する膜の厚み
の誤差に対して屈折率の変化が小さく、したがって誤差
が生じた場合の反射率を最大でも０．３パーセント程度
と、非常に低い値に抑えることができる。これにより、
実際の半導体レーザ装置の製造において、膜を積層する
際の誤差を、ある程度許容することができ、歩留まりを
向上させることができる。
【００９０】また、本実施の形態１においては、等価２
層膜である透過膜９をＡｌ2Ｏ3およびα−Ｓｉによって
構成している。これらの物質は膜材料として既知の物質
であり、膜成長の装置および成長技術等は既に確立され
ている。したがって、これらの物質を用いることで従来
の製造技術を利用して容易に膜成長をおこなうことがで
きる。
【００９１】なお、本実施の形態１において、透過膜９
は、第１の膜１０を単層膜、第２の膜１１を等価膜で構
成したが、必ずしもこれに限定する必要はない。具体的
には、第２の膜１１を単層膜で構成し、第１の膜１０を
等価膜から構成しても良い。
【００９２】また、２層膜とするのではなく、３層膜以
上からなる多層膜構造として、その内の任意の１または
複数の膜について等価膜で置き換える構造としても良
い。多層膜構造によって、特定波長に対する反射率を０
とする手法については既知であり、多層膜構造は単層膜
構造と比較して広い波長範囲で低反射率を実現できるこ
とが知られている。したがって、これに等価膜構造を組
み合わせることにより本実施の形態１で示したのと同様
に、それぞれの層を単一膜で構成した多層膜構造と同等
もしくは、より優れた低反射率特性を有する透過膜を実
現できることが期待される。
【００９３】さらに、本実施の形態１においては、透過
膜９の材料をＡｌ2Ｏ3およびα−Ｓｉとしているが、こ
れに限定されるのではないことはもちろんである。等価
２層膜を含む等価多層膜構造は、所望の屈折率の膜を任
意の屈折率の物質で実現できる点に特徴があるため、Ａ
ｌ2Ｏ3等以外の物質であっても透過膜９を構成すること
ができることはいうまでもない。
【００９４】また、半導体レーザ装置の出射波長λにつ
いて、本実施の形態１においてはλ＝１４８０ｎｍとし
たが、出射波長がこれに限定されるものではないし、半
導体レーザ装置がＩｎＰを主体とした構造に限定される
ものではない。本実施の形態においてλ＝１４８０ｎｍ
としたのはＥＤＦＡにおける励起光源として用いること
を想定したからに過ぎず、他の半導体を主体として別波
長の半導体レーザ装置を製造する場合であっても、上述
した方法で透過膜の構造を決定することができる。
【００９５】具体的にＥＤＦＡの励起光として用いられ
る９８０ｎｍの波長のレーザ光を出力する半導体レーザ
装置における透過膜９に関して本願発明者等は膜厚等の
最適化を試みている。具体的には、図１に示す透過膜９
を備え、出射波長が９８０ｎｍである半導体レーザ装置
において、第１の膜１０をＡｌ2Ｏ3で構成し、屈折率ｎ
1を１．６２、膜厚を６７．８ｎｍとし、第２の膜１１
の屈折率ｎ2を２．００、膜厚を８３．６ｎｍとして第
２の膜１１について等価膜構造を採用している。
【００９６】第２の膜１１を構成する第２ａ膜１２、第
２ｂ膜１３、第２ｃ膜１４についてそれぞれＡｌ2Ｏ
3（屈折率ｎ2a＝１．６２）、ＴｉＯ2、（屈折率ｎ2b＝
２．２５）Ａｌ2Ｏ3（屈折率ｎ2c＝１．６２）によって
形成し、膜厚をそれぞれｄ2a＝２２．８ｎｍ、ｄ2b＝４
１．３ｎｍ、ｄ2c＝２２．８ｎｍとした。かかる構造を
採用した結果の反射率について図１０の曲線ｌ22に示
す。曲線ｌ22からも明らかなように、９８０ｎｍで反射
率は０％となる一方、９８０ｎｍから外れた範囲におい
ても低い反射率を維持していることが分かる。
【００９７】また、出射波長が９８０ｎｍの半導体レー
ザ装置に透過膜９を堆積する場合には、図１１に示すよ
うに、出射側端面１５と第２の膜１１の間に保護膜２４
を新たに設けることが好ましい。保護膜２４は、出射側
端面１５を保護するためのものである。具体的には、保
護膜２４を設けることによって経年変化によって出射側
端面１５が酸化されることを抑制し、出射側端面１５に
おいて、いわゆるＣＯＤ（Catastrophic Optical Damag
e）の発生を抑制している。
【００９８】上記した透過膜９の構造に単純に保護膜を
加えた場合について図１０の曲線ｌ 23に示す。なお、保
護膜に用いた半導体材料はＩｎＧａＰとし、屈折率は
３．２１、膜厚１００ｎｍである。単純に保護膜を設け
た場合には、反射率が０％となる波長が９８０ｎｍから
短波長側にシフトし、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲
では所望の反射率が得られないことが示されている。
【００９９】これに対して、上記した構造に対して新た
に保護膜を設ける際に、第１の膜１０、第２ａ膜１２、
第２ｂ膜１３、第２ｃ膜それぞれの膜厚をシンプレック
ス法、アニール法等によって最適化することが可能であ
る。本願発明者等は、シンプレックス法によって最適化
を行った結果、ｄ1＝９７．３ｎｍ、ｄ2a＝１７．１ｎ
ｍ、ｄ2b＝３４．４ｎｍ、ｄ2c＝１７．１ｎｍの結果を
得た。図１０の曲線ｌ 24は、かかる結果に基づいて得ら
れた反射率の波長変動を示す。曲線ｌ24から明らかなよ
うに、保護膜を設けたにもかかわらず、９８０ｎｍで反
射率は０％となり、９８０ｎｍ以外の波長範囲でも反射
率が低い値に抑えられていることが示される。しかも、
９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲全般に渡って、保
護膜を設け、かつ最適化を行った半導体レーザ装置の出
射側端面１５の反射率は、保護膜を設けなかった半導体
レーザ装置の出射側端面１５の反射率よりも低く抑えら
れている。このことから、ＩｎＧａＰを用いて保護膜を
形成した場合、出射側端面１５の酸化防止およびＣＯＤ
発生の防止以外に、反射率抑制の観点からも利点を有す
ることが示された。
【０１００】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２について説明する。この実施の形態２では、上述し
た実施の形態１に示した半導体レーザ装置をモジュール
化したものである。
【０１０１】図１２は、この発明の実施の形態２である
半導体レーザモジュールの構成を示す側面断面図であ
る。本実施の形態２にかかる半導体レーザモジュール
は、上述した実施の形態１で示した半導体レーザ装置に
対応する半導体レーザ装置３１を有する。なお、この半
導体レーザ装置３１は、ｐ側電極がヒートシンク３８に
接合されるジャンクションダウン構成としている。半導
体レーザモジュールの筐体として、セラミックなどによ
って形成されたパッケージ４１の内部底面上に、温度制
御装置としての温調モジュール４０が配置される。温調
モジュール４０上にはベース３７が配置され、このベー
ス３７上にはヒートシンク３８が配置される。温調モジ
ュール４０には、図示しない電流が与えられ、その極性
によって冷却および加熱を行うが、半導体レーザ装置３
１の温度上昇による発振波長ずれを防止するため、主と
して冷却器として機能する。すなわち、温調モジュール
４０は、レーザ光が所望の波長に比して長い波長である
場合には、冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望
の波長に比して短い波長である場合には、加熱して高い
温度に制御する。この温度制御は、具体的に、ヒートシ
ンク３８上であって、半導体レーザ装置３１の近傍に配
置されたサーミスタ３９の検出値をもとに制御され、図
示しない制御装置は、通常、ヒートシンク３８の温度が
一定に保たれるように温調モジュール４０を制御する。
また、図示しない制御装置は、半導体レーザ装置３１の
駆動電流を上昇させるに従って、ヒートシンク３８の温
度が下がるように温調モジュール４０を制御する。この
ような温度制御を行うことによって、半導体レーザ装置
３１の出力安定性を向上させることができ、歩留まりの
向上にも有効となる。なお、ヒートシンク３８は、たと
えばダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によって
形成することが望ましい。これは、ヒートシンク３８が
ダイヤモンドで形成されると、高電流印加時の発熱が抑
制されるからである。
【０１０２】ベース３７上には、半導体レーザ装置３１
およびサーミスタ３９を配置したヒートシンク３８、第
１レンズ３２、および電流モニタ３６が配置される。半
導体レーザ装置３１から出射されたレーザ光は、第１レ
ンズ３２、アイソレータ３３、および第２レンズ３４を
介し、光ファイバ３５上に導波される。第２レンズ３４
は、レーザ光の光軸上であって、パッケージ４１上に設
けられ、外部接続される光ファイバ３５に光結合され
る。なお、電流モニタ３６は、半導体レーザ装置３１の
高反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。
【０１０３】ここで、この半導体レーザモジュールで
は、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に戻
らないように、半導体レーザ装置３１と光ファイバ３５
との間にアイソレータ３３を介在させている。半導体レ
ーザ装置３１を図８に示す構造からなるとした場合、こ
のアイソレータ３３には、半導体レーザモジュール内に
内蔵できる偏波無依存型のアイソレータを用いることが
できるため、アイソレータによる挿入損失を小さく、低
い相対強度雑音（ＲＩＮ）を達成することができ、部品
点数も減らすことができる。
【０１０４】また、半導体レーザ装置３１を図１に示す
構造からなるとした場合、光ファイバ３５内部にはファ
イバーグレーティングを配置し、半導体レーザ装置３１
の反射側端面１６と共振器を形成する構造とする。この
場合、アイソレータ３３は半導体レーザモジュール内に
配置するのではなく、インライン式にする必要がある。
【０１０５】本実施の形態２にかかる半導体レーザモジ
ュールは、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を利
用しているため、半導体レーザ装置３１が出射側端面１
５および反射側端面１６によりファブリ・ペロー共振器
を形成することがなく、出射されるレーザ光はピーク半
値幅が狭く、発光効率の高い半導体レーザモジュールを
提供することができる。このような半導体レーザモジュ
ールは、光通信システムにおける信号光源もしくは励起
光源として使用することに適している。なお、励起光源
として利用する場合、使用する光ファイバ増幅器はＥＤ
ＦＡであっても良いし、ラマン増幅によるものであって
も構わないし、その他の方式による光ファイバ増幅器で
あってもよい。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、多層膜構造の任意の一層を等価膜構造とする構
成としたことで単層膜によって無反射を実現した場合と
比較してレーザ光から一定範囲だけシフトした波長に対
する反射率を低くし、ファブリ・ペロー共振器の影響を
抑制することができるという効果を奏する。
【０１０７】また、請求項２の発明によれば、２層膜と
いう単純な構造からなる透過膜で無反射を実現でき、ま
た、等価膜を用いたことで、各層が単一膜からなる２層
膜と比較して、レーザ光から一定範囲波長がシフトした
光に対する反射率が同等もしくはより低い値に抑制する
ことができるという効果を奏する。
【０１０８】また、請求項３の発明によれば、第２の膜
を第３の膜、第４の膜および第５の膜からなる等価膜に
置き換える構成としたため、単純に２つの膜によって構
成した２層膜と比較して、レーザ光から一定範囲だけ波
長がシフトした光に対する出射側端面における反射率を
同等もしくはより低い値に抑えることができるという効
果を奏する。
【０１０９】また、請求項４の発明によれば、第１の膜
と隣接して配置された第５の膜が、第１の膜と同一の光
学材料からなる構成としたため、透過膜を積層する際
に、第１の膜と第５の膜を一連の工程で製造することが
できるという効果を奏する。
【０１１０】また、請求項５の発明によれば、第５の膜
と第３の膜とを同一光学材料から形成される構成とした
ため、第３の膜、第４の膜および第５の膜からなる等価
膜が、中心面に対して対称な構造とすることができると
いう効果を奏する。
【０１１１】また、請求項６の発明によれば、端面保護
層を設ける構成としたため、出射側端面の酸化を抑制
し、出射側端面におけるＣＯＤ（Catastrophic Optical
Damage）の発生を抑制することができるという効果を
奏する。
【０１１２】また、請求項７の発明によれば、端面保護
層をＩｎＧａＰによって形成する構成としたため、活性
層等を形成する半導体材料と端面保護層との密着性が高
められ、また、端面保護層を含めて多層膜の最適化を行
うことで広い波長範囲に渡って低い反射率を実現できる
という効果を奏する。
【０１１３】また、請求項８の発明によれば、屈折率を
具体的に定める構成としたことにより、第２の膜を構成
する等価膜および第１の膜の光学材料の選択を容易にお
こなうことができるという効果を奏する。
【０１１４】また、請求項９の発明によれば、第２の層
の屈折率を２．５０以上、２．９２以下という構成とし
たため、第１および第２の膜の積層誤差に対して生じる
反射率を低く抑えることができるという効果を奏する。
【０１１５】また、請求項１０の発明によれば、膜の材
料をアルミナおよびアモルファスシリコンとするという
構成としたことで、半導体レーザ装置の透過膜として長
期の使用に耐えることのできる信頼性の高い等価２層膜
を実現することができるという効果を奏する。
【０１１６】また、請求項１１の発明によれば、膜の材
料をアルミナおよび酸化チタンとする構成としたことに
よって、半導体レーザ装置の透過膜として信頼性の高い
等価２層膜を実現できるという効果を奏する。
【０１１７】また、請求項１２の発明によれば、レーザ
光の波長との差分値が１００ｎｍ以下の波長範囲におい
て多層膜の反射率を０．５パーセント以下としたため、
出射されるレーザ光の波長が設計値から変動した場合で
あっても光出力の低下を抑制できるという効果を奏す
る。
【０１１８】また、請求項１３の発明によれば、レーザ
光の波長との差分値が１００ｎｍ以下の波長範囲におい
て多層膜の反射率を０．２パーセント以下としたため、
出射されるレーザ光の波長が設計値から変動した場合で
あっても、光出力の値に関しては波長変動がなかった場
合とほぼ同等の値を維持できるという効果を奏する。
【０１１９】また、請求項１４の発明によれば、請求項
１〜１３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置を用
いる構成としたことで、出射波長におけるレーザ光のピ
ーク強度が大きく、ピークの半値幅が狭いレーザ光を出
射することができるという効果を奏する。
【０１２０】また、請求項１５の発明によれば、光検出
器を設ける構成としたことで光出力のモニタが可能で光
出力の安定化を図ることができ、アイソレータを備えた
構成としたことで外部からの反射光を防ぐことができる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す側面断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置を構成
する透過膜において、第２の膜の屈折率変化に対する各
層の膜厚を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、第１の膜および第２の膜に含まれる
アルミナの積層誤差に対する透過膜の反射率変化を示す
グラフであり、（ｂ）は、第２の膜に含まれるアモルフ
ァスシリコンの積層誤差に対する透過膜の反射率変化を
示すグラフである。
【図４】（ａ）は、第２の層の屈折率が２．９２の場合
の透過膜において、波長に対する反射率変化を示すグラ
フであり、（ｂ）は、第２の層の屈折率が２．５の場合
に、波長に対する反射率変化を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、従来技術にかかる等価単層膜と、実
施の形態１にかかる透過膜について波長に対する反射率
変化を示すグラフであって、（ｂ）は、（ａ）を所定波
長範囲について拡大したグラフである。
【図６】異なる屈折率における反射率の変化を示すグラ
フである。
【図７】（ａ）は、実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置について測定したスペクトル図であって、（ｂ）
は、従来技術にかかる半導体レーザ装置について測定し
たスペクトル図である。
【図８】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の変形
例の構造を示す側面断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の変形
例の構造を示す側面断面図である。
【図１０】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の変
形例であって、出射波長が９８０ｎｍの場合における波
長に対する反射率変化を示すグラフである。
【図１１】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の変
形例であって、出射側端面と透過膜との間に保護膜を設
けた構造を示す側面断面図である。
【図１２】実施の形態２にかかる半導体レーザモジュー
ルの構造を示す側面断面図である。
【図１３】従来技術にかかる半導体レーザモジュールの
仕組みを示す模式図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ６ ｐ側電極 ７ ｎ側電極 ８ 高反射膜 ９ 透過膜 １０ 第１の膜 １１ 第２の膜 １２ 第２ａ膜 １３ 第２ｂ膜 １４ 第２ｃ膜 １５、１０７ 出射側端面 １６、１０６ 反射側端面 ２０、２２ ｐ−ＩｎＰスペーサ層 ２１、２３ 回折格子 ２４ 保護膜 ３１ 半導体レーザ装置 ３２ 第１レンズ ３３ アイソレータ ３４ 第２レンズ ３５ 光ファイバ ３６ 電流モニタ ３７ ベース ３８ ヒートシンク ３９ サーミスタ ４０ 温調モジュール ４１ パッケージ １０１ 半導体レーザ装置 １０２ 第１レンズ １０３ 第２レンズ １０４ 光ファイバ １０５ ファイバーグレーティング
フロントページの続き (72)発明者 築地 直樹 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 BA03 CA00 DA36 DA38 5F073 AA46 AA65 AA74 AA83 AA84 AB27 AB28 AB30 BA02 BA09 CA12 CB20 DA33 EA23 FA02 FA07 FA08 FA15 FA25 GA23

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発振するレーザ光を反射するための反射
    側端面と、前記レーザ光を出射するための出射側端面と
    を備えた半導体レーザ装置であって、 前記出射側端面上に積層され、出射される前記レーザ光
    に対して低反射となり複数の膜構造を有する多層膜を含
    む透過膜を備え、 前記多層膜の少なくとも１層の膜は、該１層の膜と光学
    的に等価であり複数の膜を含む等価膜であることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 前記多層膜は、２層膜であり、該２層膜
    の少なくとも１層の膜が等価膜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。
  3. 【請求項３】 前記２層膜は、前記出射側端面に対して
    レーザ光出射方向側に配置された第２の膜と、該第２の
    膜に対してレーザ光出射方向側にさらに配置された第１
    の膜とを備え、 前記第２の膜は、前記出射側端面と接触して積層された
    第３の膜と、該第３の膜と接触して積層された第４の膜
    と、該第４の膜と接触して積層された第５の膜とを有す
    る等価膜を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導
    体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の膜が、前記第５の膜と接触し
    て配置され、前記第５の膜と同一光学材料からなること
    を特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
  5. 【請求項５】 前記第５の膜が、前記第３の膜と同一光
    学材料からなることを特徴とする請求項３又は４に記載
    の半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】 前記出射側端面と、前記多層膜との間に
    端面保護層が配置されていることを特徴とする請求項１
    〜５のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記端面保護層は、ＩｎＧａＰによって
    形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導
    体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 前記出射側端面の少なくともレーザ光出
    射部分における前記レーザ光に対する屈折率が、３以
    上、４以下であり、前記レーザ光に対する前記第１の膜
    の屈折率が、１．１以上、１．９以下であり、前記レー
    ザ光に対する前記第２の膜の屈折率が、１．９０以上、
    ３．７９以下であることを特徴とする請求項２〜７のい
    ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項９】 前記出射側端面の少なくともレーザ光出
    射部分における前記レーザ光に対する屈折率が３．２５
    であり、前記レーザ光に対する前記第１の膜の屈折率が
    １．６２であり、前記レーザ光に対する前記第２の膜の
    屈折率が、２．５０以上、２．９２以下であることを特
    徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の半導体レ
    ーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１の膜、前記第３の膜および前
    記第５の膜がアルミナであり、前記第４の膜がアモルフ
    ァスシリコンであることを特徴とする請求項３〜９のい
    ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の膜、前記第３の膜および前
    記第５の膜がアルミナであり、前記第４の膜が酸化チタ
    ンであることを特徴とする請求項３〜９のいずれか一つ
    に記載の半導体レーザ装置。
  12. 【請求項１２】 発振するレーザ光を反射するための反
    射側端面と、前記レーザ光を出射するための出射側端面
    とを備えた半導体レーザ装置であって、 前記出射側端面上に配置され、前記レーザ光に対する反
    射率がほぼ０であり、前記レーザ光の波長との差分値が
    １００ｎｍ以下の波長の光に対する反射率が０．４パー
    セント以下である多層膜を備えたことを特徴とする半導
    体レーザ装置。
  13. 【請求項１３】 前記多層膜は、前記レーザ光に対する
    反射率がほぼ０であり、前記レーザ光の波長との差分値
    が１００ｎｍ以下の波長の光に対する反射率が０．２パ
    ーセント以下であることを特徴とする請求項１２に記載
    の半導体レーザ装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか一つに記載
    された半導体レーザ装置と、 該半導体レーザ装置の温度を制御する温調モジュール
    と、 前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に
    導波する光ファイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合をお
    こなう光結合レンズ系と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
  15. 【請求項１５】 前記半導体レーザ装置の光出力を測定
    する光検出器と、 光ファイバからの反射戻り光の入射を抑制するアイソレ
    ータと、 を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の半導体レ
    ーザモジュール。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7577173B2 (en) 2007-02-26 2009-08-18 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor laser device having a low reflection film of stable reflectance

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327678A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sony Corp 多波長半導体レーザ及びその製造方法
JP2005026688A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh 放射放出半導体チップ、該半導体チップの作製方法および該半導体チップの明るさの調整設定方法
JP2005072488A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
DE102004029412A1 (de) * 2004-02-27 2005-10-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterchips
JP5277761B2 (ja) 2008-07-10 2013-08-28 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
US9099840B2 (en) * 2013-08-08 2015-08-04 Gooch And Housego Plc Distributed feedback (DFB) laser with slab waveguide
CN109402606B (zh) * 2018-12-11 2021-04-02 中国科学院半导体研究所 半导体激光器及不同折射率腔面膜的制备方法
CN111457950B (zh) * 2020-03-11 2021-08-20 复旦大学 一种法布里珀罗谐振腔光学微泡传感器及其制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4092659A (en) * 1977-04-28 1978-05-30 Rca Corporation Multi-layer reflector for electroluminescent device
US4563368A (en) * 1983-02-14 1986-01-07 Xerox Corporation Passivation for surfaces and interfaces of semiconductor laser facets or the like
US4731792A (en) * 1983-06-29 1988-03-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device with decreased light intensity noise
JPS61207091A (ja) 1985-03-11 1986-09-13 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
JPS6340389A (ja) 1986-08-04 1988-02-20 Sharp Corp 半導体レ−ザ
JPS63213389A (ja) 1987-02-27 1988-09-06 Sharp Corp 半導体レ−ザ装置
JPH0793472B2 (ja) 1987-08-10 1995-10-09 三菱電機株式会社 半導体レ−ザ装置
JPH0642582B2 (ja) * 1988-06-27 1994-06-01 シャープ株式会社 誘電体多層被覆膜
JP2530727B2 (ja) 1989-10-02 1996-09-04 シャープ株式会社 半導体レ―ザダイオ―ド
US5196958A (en) * 1989-10-31 1993-03-23 U.S. Philips Corporation Optical amplifier having gain at two separated wavelengths
US5056099A (en) * 1990-09-10 1991-10-08 General Dynamics Corp., Electronics Division Rugate filter on diode laser for temperature stabilized emission wavelength
US5228047A (en) * 1990-09-21 1993-07-13 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and a method for producing the same
JPH04333834A (ja) 1991-05-09 1992-11-20 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 誘電体多層反射防止膜
JP3166236B2 (ja) 1991-10-02 2001-05-14 松下電器産業株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP3239387B2 (ja) 1991-10-02 2001-12-17 松下電器産業株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP3154244B2 (ja) 1991-10-03 2001-04-09 松下電器産業株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP3014208B2 (ja) 1992-02-27 2000-02-28 三菱電機株式会社 半導体光素子
JP3863577B2 (ja) 1994-11-14 2006-12-27 三洋電機株式会社 半導体レーザ
US6396864B1 (en) * 1998-03-13 2002-05-28 Jds Uniphase Corporation Thermally conductive coatings for light emitting devices
US6249534B1 (en) * 1998-04-06 2001-06-19 Matsushita Electronics Corporation Nitride semiconductor laser device
US6438150B1 (en) * 1999-03-09 2002-08-20 Telecordia Technologies, Inc. Edge-emitting semiconductor laser having asymmetric interference filters
US6256434B1 (en) * 1999-07-13 2001-07-03 Time-Bandwidth Products Ag Method and dielectric and/or semiconductor device for influencing the dispersion of electromagnetic radiation
US6870871B2 (en) * 2000-02-03 2005-03-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same
US6384963B2 (en) * 2000-03-03 2002-05-07 Lucent Technologies Inc. Optical communication system with co-propagating pump radiation for raman amplification
US6947463B2 (en) * 2000-10-23 2005-09-20 The Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device for use in a laser module
US6798798B2 (en) * 2000-12-12 2004-09-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser apparatus and fabrication method of same, and semiconductor laser module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7577173B2 (en) 2007-02-26 2009-08-18 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor laser device having a low reflection film of stable reflectance

Also Published As

Publication number Publication date
US7031362B2 (en) 2006-04-18
EP1317034A3 (en) 2005-04-06
EP1317034A2 (en) 2003-06-04
US20030108076A1 (en) 2003-06-12

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