JPH01283892A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH01283892A JPH01283892A JP11288688A JP11288688A JPH01283892A JP H01283892 A JPH01283892 A JP H01283892A JP 11288688 A JP11288688 A JP 11288688A JP 11288688 A JP11288688 A JP 11288688A JP H01283892 A JPH01283892 A JP H01283892A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体基板面に垂直な方向ヘレーザ発振出力
光を取出す面発光型半導体レーザ素子に関する。
光を取出す面発光型半導体レーザ素子に関する。
〔従来の技術］
従来、ダブルへテロ接合を有する半導体レーザ素子にお
いては、共振器の軸とレーザ発振の軸がｐ−ｎ接合面内
にある端面発光型のものが主であった。しかしながら、
光通信という実用上の見地からは、光ファイバとの光結
合が容易である面発光型が望ましい。
いては、共振器の軸とレーザ発振の軸がｐ−ｎ接合面内
にある端面発光型のものが主であった。しかしながら、
光通信という実用上の見地からは、光ファイバとの光結
合が容易である面発光型が望ましい。
レーザ発振出力をエピタキシャル表面に対して垂直に取
出す面発光型の例としては、例えば第７図に示すように
、４５°傾斜外部ミラー付き半導体レーザ素子が知られ
ている。すなわち、ＧａＡＳまたはＩｎＰ半導体基板（
１）上に、第１クラッド層（２）、活性層（３）、第２
クラツドＪＷ（４）及びキャップ層（５）を順次エピタ
キシャル成長させた後、上部電極（６）と下部電極（７
）を形成し、次にリアクティブ・イオン・ビーム・エツ
チングにより、平滑なレーザ共振器端面（８）、（９）
及びレーザ共振器端面（８）からの半導体基板（１）に
平行なレーザ出力光を、半導体基板（１）に垂直な方向
に反射させる放物面形状の外部反射ミラー００）を形成
したものである。外部反射ミラー０ωの表面には、反射
率を高めるために金属膜（１１）がコーティングされて
いる。
出す面発光型の例としては、例えば第７図に示すように
、４５°傾斜外部ミラー付き半導体レーザ素子が知られ
ている。すなわち、ＧａＡＳまたはＩｎＰ半導体基板（
１）上に、第１クラッド層（２）、活性層（３）、第２
クラツドＪＷ（４）及びキャップ層（５）を順次エピタ
キシャル成長させた後、上部電極（６）と下部電極（７
）を形成し、次にリアクティブ・イオン・ビーム・エツ
チングにより、平滑なレーザ共振器端面（８）、（９）
及びレーザ共振器端面（８）からの半導体基板（１）に
平行なレーザ出力光を、半導体基板（１）に垂直な方向
に反射させる放物面形状の外部反射ミラー００）を形成
したものである。外部反射ミラー０ωの表面には、反射
率を高めるために金属膜（１１）がコーティングされて
いる。
しかしながら、上述のような構造の面発光型半導体レー
ザ素子には次のような問題点がある。すなわち、 イ）リアクティブ・イオン・ビーム・エツチングによる
レーザ共振器端面（８）、（９）と外部反射ミラー００
の形成工程、及び蒸着による金ＪｉｉＭ００のコーティ
ング工程があり、製作に手間がかかる。
ザ素子には次のような問題点がある。すなわち、 イ）リアクティブ・イオン・ビーム・エツチングによる
レーザ共振器端面（８）、（９）と外部反射ミラー００
の形成工程、及び蒸着による金ＪｉｉＭ００のコーティ
ング工程があり、製作に手間がかかる。
口）外部反射ミラー００）面の反射率が劣化し易く、損
傷を受は易い欠点がある。
傷を受は易い欠点がある。
ハ）外部反射ミラー００）の実効立体角は大きくないた
め、外部ミラー０ＩＩＤをレーザ共振器端面（８）にで
きるだけ近づける必要があり、さらに、外部ミラー０ω
とレーザ共振器とのアライメントを、出力光が半導体基
板面に垂直になるようにすることは容易ではない。
め、外部ミラー０ＩＩＤをレーザ共振器端面（８）にで
きるだけ近づける必要があり、さらに、外部ミラー０ω
とレーザ共振器とのアライメントを、出力光が半導体基
板面に垂直になるようにすることは容易ではない。
〔課題を解決するための手段とその作用〕本発明は以上
のような点にかんがみてなされたもので、その目的とす
るところは、内部ミラーをを用いて、出力光を半導体基
板面に垂直に取出す面発光型半導体レーザ素子を提供す
ることにあり、その要旨は、半導体基板上に、第１クラ
ッド層、活性層及び第２クラッド層を順次積層したエピ
タキシャル層を有する半導体レーザ素子において、半導
体基板面に垂直な光の出射部分を有し、活性層の導波方
向の第１の端面は、活性層の導波方向と直角をなす面を
半導体基板に対して約４５１傾けて形成した面であり、
活性層の導波方向の第２の端面は、活性層の導波方向と
直角をなす面であることを特徴とする半導体レーザ素子
である。
のような点にかんがみてなされたもので、その目的とす
るところは、内部ミラーをを用いて、出力光を半導体基
板面に垂直に取出す面発光型半導体レーザ素子を提供す
ることにあり、その要旨は、半導体基板上に、第１クラ
ッド層、活性層及び第２クラッド層を順次積層したエピ
タキシャル層を有する半導体レーザ素子において、半導
体基板面に垂直な光の出射部分を有し、活性層の導波方
向の第１の端面は、活性層の導波方向と直角をなす面を
半導体基板に対して約４５１傾けて形成した面であり、
活性層の導波方向の第２の端面は、活性層の導波方向と
直角をなす面であることを特徴とする半導体レーザ素子
である。
上述のような構造の半導体レーザ素子においては、第１
図に示すように、レーザ共振器は半導体基Ｗ、（１）面
に垂直なレーザ共振器端面（９）とエピタキシャル成長
層の最上層であるキャップＮ（５）の表面にある出射部
０２１との間で形成される。内部ミラーは４５″アンダ
一カツト面０湯で形成され、この面のカット角度θ、す
なわち、この面とキャップ層（５）に垂直な面とのなす
角度は、θ＝４５°±Ｘ。
図に示すように、レーザ共振器は半導体基Ｗ、（１）面
に垂直なレーザ共振器端面（９）とエピタキシャル成長
層の最上層であるキャップＮ（５）の表面にある出射部
０２１との間で形成される。内部ミラーは４５″アンダ
一カツト面０湯で形成され、この面のカット角度θ、す
なわち、この面とキャップ層（５）に垂直な面とのなす
角度は、θ＝４５°±Ｘ。
（ｘ＜２０）となっている、半導体層の屈折率は〜３．
３、外側媒質（通常空気）の屈折率は〜１．４であるた
め、活性層端部０４において、ＴＥ波及び７Ｍ波に対す
る反射係数は１に近く、全反射が生ずる。コーティング
をしないレーザ共振器端面（９）と、キャップ層（５）
表面の出射部０りの反射率はほぼ０．３であるため、通
常のへき開面を共振端面とした半導体レーザ素子と同程
度の闇値電流を有する。
３、外側媒質（通常空気）の屈折率は〜１．４であるた
め、活性層端部０４において、ＴＥ波及び７Ｍ波に対す
る反射係数は１に近く、全反射が生ずる。コーティング
をしないレーザ共振器端面（９）と、キャップ層（５）
表面の出射部０りの反射率はほぼ０．３であるため、通
常のへき開面を共振端面とした半導体レーザ素子と同程
度の闇値電流を有する。
レーザ共振器端面（９）と活性層端部０句の間では、光
波は活性層（３）と第１クラッド層（２）、および活性
層（３）と第２クラッド層（４）の屈折率差により屈折
率導波されるが、活性層端部０４）と出射部０′ＩＪの
間は屈折率導波されず、しかもゲインがないため、第２
クラッド層（４）とキャップ層（５）はできるだけ薄く
する必要がある。
波は活性層（３）と第１クラッド層（２）、および活性
層（３）と第２クラッド層（４）の屈折率差により屈折
率導波されるが、活性層端部０４）と出射部０′ＩＪの
間は屈折率導波されず、しかもゲインがないため、第２
クラッド層（４）とキャップ層（５）はできるだけ薄く
する必要がある。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図は、本発明にがかる一実施例の要部断面図であり
、ｎ−１ｎＰ半導体基板（１）上に、ｎ−ＴｎＰ第１ク
ラッド層（２）、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性層（
３）、ｐ−１ｎＰ第２クラッド層（４）及びｐ−１ｎｃ
ａＡｓＰキャップ層（５）を順次積層し、レーザ共振器
端面（９）をへき開またはエツチングにより形成し、活
性層端部０４）を含む、４５°アンダ一カツト面０■を
リアクティブ・イオン・ビーム・エツチングにより形成
する。このような素子の閾値電流は、活性層（３）とキ
ャップ層（５）上面ミラーの間の損失があるため通常の
へき開レーザよりやや高い値となるが、素子長を少し長
くすることにより同程度とすることができる。上部電極
（６）はキャップ層（５）上に出射部０２）を除いて蒸
着されている。
、ｎ−１ｎＰ半導体基板（１）上に、ｎ−ＴｎＰ第１ク
ラッド層（２）、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性層（
３）、ｐ−１ｎＰ第２クラッド層（４）及びｐ−１ｎｃ
ａＡｓＰキャップ層（５）を順次積層し、レーザ共振器
端面（９）をへき開またはエツチングにより形成し、活
性層端部０４）を含む、４５°アンダ一カツト面０■を
リアクティブ・イオン・ビーム・エツチングにより形成
する。このような素子の閾値電流は、活性層（３）とキ
ャップ層（５）上面ミラーの間の損失があるため通常の
へき開レーザよりやや高い値となるが、素子長を少し長
くすることにより同程度とすることができる。上部電極
（６）はキャップ層（５）上に出射部０２）を除いて蒸
着されている。
第２図は、本発明にかかる他の実施例の要部断面図であ
り、両端面が４５°アンダ一カツト面０３）、０ωにな
っており、レーザ共振器はキャップ層（５）上の出射部
０２１１．Ｑ′６）と活性層（３）により形成され、出
力レーザ光は半導体基板（１）面に対して垂直に２個所
の出射部０２１，０ωから得られる。
り、両端面が４５°アンダ一カツト面０３）、０ωにな
っており、レーザ共振器はキャップ層（５）上の出射部
０２１１．Ｑ′６）と活性層（３）により形成され、出
力レーザ光は半導体基板（１）面に対して垂直に２個所
の出射部０２１，０ωから得られる。
第３図〜第６図は、本発明にかかるさらなる他の実施例
の要部断面図であり、片端部のみを示し、他の端部は第
１図または第２図に示すような垂直端面またはアンダー
カット面である。第３図においては、４５″′アンダ一
カツト面側には誘電体薄１１！０７）がコーティングさ
れ、４５°アンダ一カツト面０３）の内面の反射率を高
めるとともに、４５°アンダ一カツト面側の外部を保護
する。また、キャップ層（５）上の出射部０２）には、
高屈折率と低屈折率の１／４波長の薄膜を交互にくり返
して成る多層反射膜０８）が形成されて、分布ブラッグ
反射器として作動し、レーザ発振波長は多層反射膜０８
）のブラッグ波長により決まる。
の要部断面図であり、片端部のみを示し、他の端部は第
１図または第２図に示すような垂直端面またはアンダー
カット面である。第３図においては、４５″′アンダ一
カツト面側には誘電体薄１１！０７）がコーティングさ
れ、４５°アンダ一カツト面０３）の内面の反射率を高
めるとともに、４５°アンダ一カツト面側の外部を保護
する。また、キャップ層（５）上の出射部０２）には、
高屈折率と低屈折率の１／４波長の薄膜を交互にくり返
して成る多層反射膜０８）が形成されて、分布ブラッグ
反射器として作動し、レーザ発振波長は多層反射膜０８
）のブラッグ波長により決まる。
第４図においては、活性層（３）に隣接して周期的な凹
凸から成るグレーティング０９）が形成されており、レ
ーザ作用は端面ミラーによる正帰還作用でなく、グレー
ティング（１９）による分布正帰還作用によって起こる
。
凸から成るグレーティング０９）が形成されており、レ
ーザ作用は端面ミラーによる正帰還作用でなく、グレー
ティング（１９）による分布正帰還作用によって起こる
。
第５図においては、キャップＮ（５）に一体化してレン
ズＱＯが、例えばりアクティブ・イオン・ビーム・エツ
チングにより形成されており、出力レーザ光と光ファイ
バとの結合が容易になっている。
ズＱＯが、例えばりアクティブ・イオン・ビーム・エツ
チングにより形成されており、出力レーザ光と光ファイ
バとの結合が容易になっている。
第６図においては、超薄膜多層変調器（２１）がキャッ
プＮ（５）上に形成されている。超薄膜多層構造は電界
印加により光吸収係数が変化するという性質があり、変
調器として用いることができる。
プＮ（５）上に形成されている。超薄膜多層構造は電界
印加により光吸収係数が変化するという性質があり、変
調器として用いることができる。
（２２）は超薄膜多層変調器（２１）に電界を印加する
電極であり、（２３）はレーザ光取出し窓である。
電極であり、（２３）はレーザ光取出し窓である。
以上説明したように本発明によれは、半導体基板面に垂
直な光の出射部分を有し、活性層の導波方向と直角をな
す面を半導体基板に対して約４５゜傾けて形成した端面
を有するため、簡単なプロセスにより半導体基板に垂直
な方向にレーザ出力光を取出すことができるという優れ
た効果がある。
直な光の出射部分を有し、活性層の導波方向と直角をな
す面を半導体基板に対して約４５゜傾けて形成した端面
を有するため、簡単なプロセスにより半導体基板に垂直
な方向にレーザ出力光を取出すことができるという優れ
た効果がある。
第１図〜第６図は本発明にかかる半導体レーザ素子の実
施例の要部断面図であり、第７図は一従来例の要部断面
図である。 ｌ・・・半導体基板、 ２・・・第１クラッド層、 ３
・・・活性層、 ４・・・第２クラッド層、 ５・・・
キャップ層、 ６・・・上部電極、 ７・・・下部電極
、 ８゜９・・・レーザ共振器端面、 １０・・・外
部反射ミラー、１１・・・金属反射膜、 １２．１６
・・・出射部、１３．１５・・・４５″′アンダ一カツ
ト面、 １４・・・活性層端部、 １７・・・誘電体
薄膜、 １日・・・多層反射膜、 １９・・・グレ
ーティング、 ２０・・・レンズ、 ２１・・・超薄膜
多層変調器、２２・・・電極、２３・・・レーザ光取出
し窓。 特許出願人 古河電気工業株式会社出力レーザ光 第３図 第４図 第５図
施例の要部断面図であり、第７図は一従来例の要部断面
図である。 ｌ・・・半導体基板、 ２・・・第１クラッド層、 ３
・・・活性層、 ４・・・第２クラッド層、 ５・・・
キャップ層、 ６・・・上部電極、 ７・・・下部電極
、 ８゜９・・・レーザ共振器端面、 １０・・・外
部反射ミラー、１１・・・金属反射膜、 １２．１６
・・・出射部、１３．１５・・・４５″′アンダ一カツ
ト面、 １４・・・活性層端部、 １７・・・誘電体
薄膜、 １日・・・多層反射膜、 １９・・・グレ
ーティング、 ２０・・・レンズ、 ２１・・・超薄膜
多層変調器、２２・・・電極、２３・・・レーザ光取出
し窓。 特許出願人 古河電気工業株式会社出力レーザ光 第３図 第４図 第５図
Claims (5)
- （１）半導体基板上に、第１クラッド層、活性層及び第
２クラッド層を順次積層したエピタキシャル層を有する
半導体レーザ素子において、半導体基板面に垂直な光の
出射部分を有し、活性層の導波方向の第１の端面は、活
性層の導波方向と直角をなす面を半導体基板に対して約
４５°傾けて形成した面であり、活性層の導波方向の第
２の端面は、活性層の導波方向と直角をなす面であるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - （２）前記第２の端面が、活性層の導波方向と直角をな
す面を半導体基板に対して約４５°傾けて形成した面で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子
。 - （３）前記光の出射部分に多層反射膜を形成したことを
特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ
素子。 - （４）前記活性層に近接して光導波層を形成し、該光導
波層に導波方向にグレーティングを形成したことを特徴
とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ素子
。 - （５）前記光の出射部分に、超薄膜多層構造からなる変
調器を形成したことを特徴とする請求項１または請求項
２記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11288688A JPH01283892A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11288688A JPH01283892A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283892A true JPH01283892A (ja) | 1989-11-15 |
Family
ID=14597981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11288688A Pending JPH01283892A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01283892A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7187847B2 (en) | 1990-09-10 | 2007-03-06 | Starsight Telecast, Inc. | User interface for television schedule system |
| JP2008153297A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザ素子及びそれを用いた光モジュール |
| JP2010517066A (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | エピクリスタルズ オイ | 周波数変換に基づくパルスレーザ光源 |
| JP2015103716A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | 直接変調レーザ |
| JP2015103715A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | 直接変調レーザ |
| JP2015142055A (ja) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 日本オクラロ株式会社 | 水平共振器面出射型レーザ素子 |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP11288688A patent/JPH01283892A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7187847B2 (en) | 1990-09-10 | 2007-03-06 | Starsight Telecast, Inc. | User interface for television schedule system |
| JP2008153297A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザ素子及びそれを用いた光モジュール |
| JP2010517066A (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | エピクリスタルズ オイ | 周波数変換に基づくパルスレーザ光源 |
| JP2015103716A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | 直接変調レーザ |
| JP2015103715A (ja) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 日本電信電話株式会社 | 直接変調レーザ |
| JP2015142055A (ja) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 日本オクラロ株式会社 | 水平共振器面出射型レーザ素子 |
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