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Diese Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser mit äußerem Hohlraum,
bei dem das von der rückseitigen lichtemittierenden Kristallfläche
einer Halbleiter-Lasereinrichtung abgestrahlte Licht durch einen
äußeren Reflektor reflektiert wird und zu dem Halbleiterlaser
zurückkehrt.
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Herkömmliche Halbleiterlaser sind so konstruiert worden, daß der
longitudinale Oszillationsmode des Lasers abhängig von der
Verstärkungsverteilung des Lasermediums und den Übertragungseigenschaften des
Laserresonators gewählt werden kann. Fig. 6(a) bis 6(c) zeigen die
Selektivität des longitudinalen Oszillationsmodes eines herkömmlichen
Halbleiterlasers, wobei Fig. 6(a) die Beziehung zwischen der
Wellenlänge und der Verstärkungsverteilung des Lasermediums, Fig. 6(b) die
Beziehung zwischen der Wellenlänge und dem Spektrum jedes
longitudinalen Modes und Fig. 6(c) das Spektrum in der superstrahlenden Situation
zeigt, die durch Überlagerung der Kennlinien von Fig. 6(a) und 6(b)
erhalten wird. Unter den von dem Halbleiterlaser erzeugten
longitudinalen Laserlichtmoden erhält im allgemeinen ein longitudinaler
Laserlichtmode mit einer Wellenlänge, die der Spitze (dem Maximalwert)
einer Verstärkungsverteilung am nächsten liegt, die größte Verstärkung
und wird ein longitudinaler Oszillationsmode. Die Energielücke des
Halbleitermaterials des Lasers variiert jedoch mit Änderungen in der
Umgebungstemperatur, und die Wellenlängenspitze der
Verstärkungsverteilung wird folglich mit einem Betrag von 2-3 Å/Grad zur
längeren Wellenlängenseite hin verschoben. Weiterin ändert sich nicht nur
der Brechungsindex des Lasermediums, sondern auch die Länge des
Laserhohlraums variiert mit den Änderungen in der thermischen Ausdehnung
des Lasers, so daß die longitudinalen Moden mit einem Betrag von etwa
0.7 Å/Grad zur längeren Wellenlängeseite hin verschoben werden, wobei
ein Abstand zwischen den longitudinalen Moden von etwa 3 Å beibehalten
wird. Wenn die Temperatur ansteigt, ändert sich somit die
Oszillationswellenlänge stetig über eine Zeitdauer, da der Betrag der
Änderung in der Verstärkungsverteilung am Anfang größer ist als
derjenige der Änderung in den longitudinalen Moden. Wenn die Temperatur
weiter ansteigt, ruft die Oszillationswellenlänge Modensprünge hervor,
worauf die Oszillationswellenlänge den obigen Vorgang dazu bringt,
sich selbst zu wiederholen, was dauernde Änderungen und weitere
Modensprünge zur Folge hat, wie in Fig. 8 gezeigt, wodurch eine Veränderung
in der Art einer Stufenfunktion erreicht wird. Die Wellenlänge ändert
sich außerdem auch mit dem Treiberstrom des Lasers. Die oben erwähnten
Erscheinungen verhindern die Anwendung herkömmlicher Halbleiterlaser
als Lichtquelle für die optische Wellenlängen-Multiplex-Kommunikation
oder für ein hochauflösendes Spektrometer.
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Um diese Probleme zu lösen, ist eine SEC-Laservorrichtung (Laserdiode
mit kurzem äußeren Hohlraum) erfunden worden, wobei Laserlicht aus
der rückseitigen lichtemittierenden Kristallfläche eines
Halbleiterlasers durch einen äußeren Reflektor reflektiert wird und zu dem
Halbleiterlaser zurückkehrt. Der longitudinale Oszillationsmode des
Lasers der SEC-Laservorrichtung wird in Abhängigkeit von drei Faktoren
ausgewählt, nämlich der Verstärkungsverteilung des Lasers, den
longitudinalen Moden und der Wellenlängenselektivität des äußeren
Hohlraums, die in den Fig. 7(a), 7(b) und 7(d) im Gegensatz zu denen von
Fig. 6(a) bis 6(c) dargestellt sind. Fig. 7(a) zeigt die Beziehung
zwischen der Wellenlänge und der Verstärkungsverteilung des
Lasermediums, Fig. 7(b) zeigt die Beziehung zwischen der Wellenlänge und
dem Spektrum jedes longitudinalen Modes, Fig. 7(c) zeigt die
Beziehung zwischen der Wellenlänge und den Resonanzeigenschaften des
äußeren Hohlraums, und Fig. 7(d) zeigt das Spektrum in der
superstrahlenden Situation, die durch überlagerung der Kennkurven von Fig. 7(a)
bis 7(c) erhalten wird. Die Hüllkurve des Spektrums in der
superstrahlenden Situation von Fig. 7(d) hat eine Welligkeit, wogegen die
des Spektrums von Fig. 6(c) einen glatten runden Bogen besitzt. Die
Temperatureigenschaften der Spitze der Hüllkurve können durch
Änderungen in der äußeren Hohlraumlänge (d.h. im Abstand zwischen dem
Halbleiterlaser und dem äußeren Reflektor) kontrolliert werden, um
dadurch die Modensprünge zu unterdrücken.
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Die Eigenschaften einer Oszillationswellenlänge in bezug auf
Temperaturen einer gewöhnlichen SEC-Laservorrichtung sind in Fig. 9(a) bis
9(c) dargestellt, die zeigen, daß der gleiche longitudinale Mode in
einem Temperaturbereich von Δt beibehalten wird; daß ein
longitudinaler Mode nacheinander die größte Verstärkung bei der gleichen Spitze
der Hüllkurve des in Fig. 7(d) gezeigten Spektrums in einem
Temperaturbereich ΔT
erhält und ein longitudinaler Oszillationsmode wird,
und daß, wenn der Temperaturbereich ΔT übersteigt, der longitudinale
Oszillationsmode zur benachbarten Spitze der Hüllkurve verschoben
wird, was eine wesentliche und plötzliche Änderung der longitudinalen
Oszillationswellenlänge (d.h. Modensprünge) zur Folge hat.
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Fig. 9(a) zeigt außerdem, daß der Temperaturkoeffizient der
Wellenlänge der Spitze der in Fig. 7(d) gezeigten Hüllkurve, dλ/dT, und der
Temperaturkoeffizient der in Fig. 7(b) gezeigten longitudinalen Moden,
γ, die folgenden Beziehungen haben: wenn dλ/dT < γ, wird der
longitudinale Oszillationsmode nacheinander zu einem longitudinalen Mode
verschoben, der sich auf der kurzen Wellenlängenseite befindet, und es
ergibt sich ein kleiner Modensprung in einem Temperaturbereich von ΔT.
Fig. 9(b) zeigt, daß, wenn dλ/dT = γ, der Wert von ΔT gleich Δt wird
und im Bereich von ΔT kein Modensprung auftritt. Fig. 9(c) zeigt, daß,
wenn dλ/dT > γ, der longitudinale Oszillationsmode nacheinander zu
einem longitudinalen Mode verschoben wird, der auf der langen
Wellenlängenseite liegt, was einen kleinen Modensprung im Bereich ΔT zur
Folge hat.
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Die oben erwähnte SEC-Laservorrichtung umfaßt einen VSIS (V-channelled
Substrate Inner Stripe) Doppel-Heterostruktur-Halbleiterlaser mit
einer Aktivschicht aus z.B. AlGaAs, gewachsen auf einem GaAs-Substrat,
und einen äußeren Reflektor, hergestellt aus einem GaAs-Chip, dessen
gespaltene Facetten mit dielektrischen Filmen beschichtet sind, so daß
sie ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen. Sowohl der
Halbleiterlaser als auch der äußere Reflektor sind auf einer einzigen
Befestigungsbasis aus Cu mit einem Abstand (d.h. die äußere Hohlraumlänge)
zwischen der lichtemittierenden rückseitigen Facette des Lasers und
der reflektierenden Fläche des äußeren Reflektors befestigt. Der
Grund, warum Cu für die Befestigungsbasis benutzt wird, besteht
darindaß die Wärmeleitfähigkeit von Cu so groß ist, daß der Halbleiterlaser
eine hervorragende Wärmeabstrahlung erreichen kann. Cu besitzt jedoch
einen großen thermischen Ausdehnungskoeffizient.
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Bei einer SEC-Laservorrichtung mit einem Halbleiterlaser mit einer
Länge von 250 um und einem äußeren Reflektor mit einer Länge von 250
um, die auf einer solchen Cu-Befestigungsbasis befestigt sind, ist
es möglich, daß, wenn die Länge des äußeren Hohlraums 60 um beträgt,
dλ/dT
(d.h. der Temperaturkoeffizient der Wellenlänge der Spitze der
in Fig. 7(d) gezeigten Hüllkurve) mit dem Temperaturkoeffizient (0.7
Å/ºC) des longitudinalen Modes des Lasers übereinstimmt, und folglich,
wie in Fig. 9(b) gezeigt, kein Modensprung im Bereich von ΔT auftritt
und ein bestimmter Lasingmode aufrechterhalten werden kann, wobei ΔT
28ºC beträgt.
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In der Praxis ist es allerdings schwierig, die Temperaturen (an beiden
Enden der in Fig. 9(b) gezeigten Pfeilmarkierung), bei denen große
Modensprünge auftreten, zu steuern. Folglich nimmt in dem Fall, wo ein
spezifischer Temperaturbereich, bei dem keine Modensprünge auftreten,
auszwählen ist, die Ausbeute der Laser ab, und/oder für die Auswahl
der Eigenschaften ist ein großer Zeitaufwand erforderlich. Um diese
Probleme zu lösen, ist es erforderlich, den Temperaturbereich ΔT, in
dem keine Modensprünge auftreten, zu erweitern und die
Wahrscheinlichkeit, daß ein spezifischer Temperaturbereich in den Wert von ΔT fällt,
zu erhöhen.
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Die Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum dieser Erfindung,
die die oben erörterten und zahlreiche andere Nachteile und Mängel
des Stands der Technik überwindet, umfaßt eine
Halbleiter-Lasereinrichtung und einen äußeren Spiegel, die mit einem Zwischenabstand auf
einer einzigen Befestigungsbasis befestigt sind, wobei Laserlicht
von der lichtemittierenden rückseitigen Facette der Lasereinrichtung
durch einen Reflektor reflektiert wird und zu der Lasereinrichtung
zurückkehrt, wobei der Koeffizient der linearen Ausdehnung der
Befestigungsbasis kleiner als der von Cu und größer ist als diejenigen
von sowohl der Lasereinrichtung als auch des Reflektors
vorausgesetzt, daß, wenn die Lasereinrichtung und der Reflektor aus GaAs
bestehen, das Material der Befestigungsbasis eine im wesentlichen aus
Fe bestehende Metallegierung ist.
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Die frühere Europäische Patentanmeldung EP-A-280581 spricht das
Problem des Modensprungs an und schlägt für die Basis die Verwendung von
Materialien mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten vor, der
kleiner oder gleich dem von Kupfer ist. Dieses Dokument wurde am 31.
August 1988 veröffentlicht und ist daher für die vorliegende
Anmeldung nur unter Artikel 54(3) EPC von Bedeutung. Unter anderen
Materialien werden als Beispiele Fe und BeO benannt, aber es wird nicht
vorgeschlagen, daß der Koeffizient, wie bei der vorliegenden
Erfindung, vorteilhaft größer als der der Lasereinrichtung und des
Reflektors sein sollte.
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Die hierin beschriebene Erfindung macht daher die Aufgabe möglich,
eine Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Reflektor
bereitzustellen, bei der Modensprünge des Lasingmodes über einem weiten Bereich
von Temperaturen unterdrückt werden können, was stabilisierte
Betriebseigenschaften zur Folge hat.
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Diese Erfindung kann besser verstanden werden und ihre zahlreichen
Aufgaben und Vorteile werden den Fachleuten in der Technik
deutlicher werden, indem zum Beispiel auf die begleitenden Zeichnungen
verwiesen wird. Inhalt der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die das grundlegende Prinzip
dieser Erfindung zeigt.
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die
Halbleiter-Laservorrichtung dieser Erfindung zeigt.
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Fig. 3(a) ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der
Temperatur und der Oszillationswellenlänge der Halbleiter-Laservorrichtung
von Fig. 2 zeigt.
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Fig. 3(b) ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der
Temperatur und der Oszillationswellenlänge einer anderen
Halbleiter-Laservorrichtung dieser Erfindung zeigt.
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Fig. 4 sind Kennlinien, die die Beziehung zwischen der äußeren
Hohlraumlänge und dem Betrag der Änderungen in dem äußeren Mode infolge
von Temperaturen in dem Fall zeigen, wo die Materialarten der
Befestigungsbasis gewählt sind, daß sie ein Parameter hinsichtlich einer
Halbleiter-Laservorrichtung dieser Erfindung sind.
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Fig. 5 sind Kennlinien, die die Beziehung zwischen der äußeren
Hohlraumlänge und ΔT in dem Fall zeigen, wo die Materialarten der
Befestigungsbasis gewählt sind, daß sie ein Parameter hinsichtlich einer
Halbleiter-Laservorrichtung dieser Erfindung sind.
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Fig. 6(a) bis 6(c) sind Kennlinien, die die Selektivität des
longitudinalen Oszillationsmodes einer herkömmlichen
Halbleiter-Lasereinrichtung zeigen.
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Fig. 7(a) bis 7(d) sind Kennlinien, die die Selektivität des
longitudinalen Oszillationsmodes einer SEC-Halbleiter-Laservorrichtung dieser
Erfindung zeigen.
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Fig. 8 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Temperatur
und der Oszillationswellenlänge einer herkömmlichen
Halbleiter-Lasereinrichtung zeigt, und
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Fig. 9(a) bis 9(c) sind Kennlinien, die die Beziehung zwischen der
Temperatur und der Oszillationswellenlänge einer gewöhnlichen
Halbleiter-Laservorrichtung zeigen.
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Diese Erfindung stellt eine Halbleiter-Laservorrichtung mit einer
verbesserten äußeren Hohlraumstruktur bereit, durch die die oben erwähnte
Temperaturspanne ΔT vergrößert werden kann.
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Fig. 1 zeigt eine Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum
dieser Erfindung, der einen Halbleiterlaser 1 und einen äußeren
Reflektor 2 umfaßt, die beide auf einer einzigen Befestigungsbasis 3
mit einem Abstand (äußere Hohlraumlänge) l zwischen der
lichtemittierenden rückseitigen Facette 1a des Halbleiterlasers 1 und der
reflektierenden Fläche 2a des äußeren Reflektors 2 befestigt sind.
Das Laserlicht von der lichtemittierenden rückseitigen Facette la
des Halbleiterlasers 1 wird durch die reflektierende Fläche 2a des
äußeren Reflektors 2 reflektiert und kehrt zu dem Halbleiterlaser
zurück. Das Bezugszeichen L ist der Halbwert der Hohlraumlänge des
Halbleiterlasers 1, das Bezugszeichen M ist der Halbwert der Länge
des Reflektors 2, und das Bezugszeichen D ist der Abstand zwischen
dem Mittelpunkt der thermischen Ausdehnung X des Halbleiterlasers 1
und dem Mittelpunkt der thermischen Ausdehnung Y des Reflektors 2
Erfindungsgemäß werden Materialien mit einem Koeffizienten der
linearen Ausdehnung, der kleiner als der von Cu aber größer ist als
diejenigen von sowohl dem Halbleiterlaser als auch dem äußeren
Reflektor, als Material für die Befestigungsbasis verwendet, so daß
die Vergrößerung von ΔT erreicht werden kann.
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Das Verhalten der longitudinalen Oszillationsmoden einer
Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum hängt von den folgenden drei
Faktoren ab, von denen einer die Verstärkungsverteilung des in der
Vorrichtung verwendeten Lasers, ein anderer ein longitudinaler Mode
des Lasers und der dritte die Selektivität einer
Oszillationswellenlänge durch einen in der Vorrichtung verwendeten äußeren Hohlraum ist.
Wie bei der Beschreibung des Stands der Technik hinsichtlich der
Änderungen bei den longitudinalen Oszillationsmoden infolge von
Temperaturen erwähnt, kann, wenn ein Laser unter Beachtung der
Temperaturabhängigkeit dieser drei Faktoren entworfen wird, der Laser mit
hervorragenden Eigenschaften versehen werden, die, wie Fig. 9(b) gezeigt,
über einer Temperaturspanne ΔT keine Modensprünge hervorbringen.
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Um die Temperaturspanne ΔT weiter zu vergrößern, ist es wirkungsvoll,
daß die äußere Hohlraumlänge l klein gewählt wird, um den
Resonanzabstand der in Fig. 7(c) gezeigten Resonanzeigenschaften des äußeren
Hohlraums zu vergrößern. Wenn jedoch nur der Wert von l klein
eingestellt wird, ohne die anderen Bedingungen zu ändern, nimmt der Betrag
der Änderungen bei den Resonanzspitzenwellenlängen λe infolge der
Temperaturen, dλe/dT, des äußeren Hohlraums zu, was einen Modensprung zu
dem längeren Wellenlängenmode in einem Bereich von ΔT zur Folge hat,
wie Fig. 9(c) zeigt.
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Da die Halbleiter-Laservorrichtung dieser Erfindung so aufgebaut ist,
daß ein Halbleiterlaser und ein äußerer Reflektor auf einer einzigen
Befestigungsbasis mit einer linearen Ausdehnung, die kleiner als die
von Cu ist, befestigt sind, nimmt der Betrag der Änderung in der
äußeren Hohlraumlänge infolge der Temperatur ab, und folglich nimmt der
Betrag der Änderung in dem äußeren Mode (d.h. die
Resonanzspitzenwellenlänge des äußeren Hohlraums) infolge der Temperatur ebenfalls ab,
wodurch die Vergrößerung eines Temperaturbereichs erreicht wird, in
dem die Oszillationswellenlänge stabilisiert werden kann (d.h. es
treten keine Modensprünge auf). Eine ausführlichere Erklärung in
dieser Hinsicht ist wie folgt:
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Die Abhängigkeit des äußeren Modes λe steht in einem Bezug zu der
thermischen Ausdehnung des äußeren Hohlraums. Der Betrag der
Änderungen im äußeren Mode infolge der Temperaturen wird allgemein durch die
die Gleichung (1) dargestellt:
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dλe/dT = λ&sub0;/l dl/dT ... (1)
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worin l die Länge eines äußeren Hohlraums mit einer
Resonanzwellenlänge λ&sub0; ist.
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Der Betrag der Änderung im äußeren Mode infolge der Temperatur, dλe/dT,
nimmt mit einer Abnahme im thermischen Ausdehnungskoeffizienten des
äußeren Hohlraums ab.
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In der Halbleiter-Laservorrichtung ist der Betrag der Änderung in der
äußeren Hohlraumlänge l infolge der Temperatur die Synthese der
thermischen Verformungen des Halbleiterlasers 1, des Reflektors 2 und der
Befestigungsbasis 3. Der Halbleiterlaser 1 und der Reflektor 2, die
durch ein Lötmittel an der Befestigungsbasis 3 befestigt sind, werden
um ihre Mitten (X bzw. Y) thermisch verformt. Wenn die Änderungen in
der äußeren Hohlraumlänge l infolge der Temperatur auftreten,
erscheint folglich die thermische Verformung der Befestigungsbasis in
dem Bereich mit der Länge D zwischen dem Mittelpunkt der thermischen
Ausdehnung X des Halbleiterlasers 1 und dem Mittelpunkt der
thermischen Ausdehnung Y des Reflektors 2. Die äußere Hohlraumlänge l wird
durch die Gleichung (2) dargestellt:
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l = D - (L + M) ... (2)
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Wenn die Koeffizienten der linearen Ausdehnung des Halbleiterlasers 1,
des Reflektors 2 und der Befestigungsbasis 3 α&sub1;, α&sub2; bzw. α&sub3; sind,
wird der Betrag der Änderung von 2 infolge der Temperatur dargestellt
durch die Gleichung (3):
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dl/dT = α&sub3;D - (α&sub1;L + α&sub2;M)
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= α&sub3;&sub1; + (α&sub3; - α&sub1;)L + (α&sub3; - α&sub2;)M ... (3)
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Der Betrag der Änderung im äußeren Mode infolge der Temperatur kann
daher aus der Gleichung (1) durch die Gleichung (4) gegeben werden:
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dλe/dT = λ&sub0;{α&sub3; + L/l (α&sub3; - α&sub1;) + M/l (α&sub3; - α&sub2;)} ... (4)
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Vorausgesetzt, daß der Halbleiterlaser 1 und der Reflektor 2 aus dem
gleichen Material (d.h. α&sub1; = α&sub2; = α) bestehen, kann Gleichung (4)
durch Gleichung (4') dargestellt werden:
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dλe/dT = λ&sub0;{α&sub3; + L+M/l (α&sub3; - α)} ... (4')
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Weiter vorausgesetzt, daß die
Befestigungsbasis 3 aus dem gleichen
Material besteht wie der Halbleiterlaser 1 und der Reflektor 2 (d.h.
α&sub1; = α&sub2; = α&sub3; = α), kann Gleichung (4) durch Gleichung (4'')
dargestellt werden:
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dλe/dT = λ&sub0;α ... (4'')
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Der Betrag der Änderungen im äußeren Mode infolge der Temperatur,
dλe/dT, ist daher unabhängig von der äußeren Hohlraumlänge. Die
Gleichung (4) zeigt an, daß dλe/dT mit einer Abnahme in α&sub3; abnimmt.
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Fig. 4 zeigt den Betrag der Änderung im äußeren Mode infolge der
Temperatur in dem Fall, wo Cu, Fe und GaAs als Material der
Befestigungsbasis in einer Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum
verwendet wird, die einen Halbleiterlaser mit einem GaAs-Substrat und
einen äußeren Reflektor aus einem GaAs-Chip umfaßt, wobei die
Koeffizienten der linearen Ausdehnung von Cu, Fe und GaAs, α(Cu), α(Fe)
und α(GaAs), 1.7 x 10&supmin;&sup5;/Grad, 1.18 x 10&supmin;&sup5;/Grad und 5.9 x 10&supmin;&sup6;/Grad
betragen. Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß, selbst wenn die äußere
Hohlraumlänge l auf einen festen Wert eingestellt wird, dλe/dT
abnimmt, wenn ein Material mit einem kleinen Koeffizienten der linearen
Ausdehnung für die Befestigungsbasis verwendet wird. Ebenfalls ist zu
sehen, daß, wenn der Koeffizient der linearen Ausdehnung der
Befestigungsbasis klein ist, die äußere Hohlraumlänge l klein gemacht werden
kann, während dλe/dT auf einem festen Pegel gehalten wird. Der
experimentelle Optimalwert von dλe/dT, der erreicht worden ist, beträgt
0.5 Å/ºC. Die äußere Hohlraumlänge l, die diesem Wert von dλe/dT
entspricht, beträgt 60 um, wenn das Material der Befestigungsbasis Cu ist
und ist so kurz wie 28 um, wenn das Material der Befestigungsbasis Fe
ist.
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Fig. 5 zeigt die Abhängikeit von ΔT (siehe Fig. 9) von der äußeren
Hohlraumlänge l basierend auf berechneten Daten in dem Fall, wo Cu,
Fe und GaAs als Material für die Befestigungsbasis verwendet werden.
Der Wert von ΔT wird unter der oben erwähnten optimalen Bedingung
vergößert, 60ºC (l = 28 um), wenn Fe als Material für die Befesti
gungsbasis benutzt wird, während er 28ºC (l = 60 um) beträgt, wenn
Cu für die Befestigungsbasis verwendet wird.
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Wie oben erwähnt, kann, wenn das Material mit einem kleinen
Koeffizienten der linearen Ausdehnung für die Befestigungsbasis benutzt
wird, die optimale äußere Hohlraumlänge klein eingestellt werden, und
die Temperaturspanne ΔT kann vergrößert werden.
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In dem Fall, wo der Koeffizient der linearen Ausdehnung der
Befestigungsbasis kleiner als diejenigen des Halbleiterlasers und des
Reflektors ist, wird jedoch der Wert von dλe/dT ungefähr null oder ein
negativer Wert, so daß die Bestimmung der optimalen Bedingungen der
äußeren Hohlraumstruktur schwierig wird.
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Fig. 2 zeigt eine Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum
dieser Erfindung, die einen VSIS-Halbleiterlaser 1 mit einer auf einem
GaAs-Substrat gewachsenen AlGaAs-Aktivschicht und einen äußeren
Reflektor aus GaAs umfaßt. Die reflektierende Fläche 2a des Reflektors
2, die der lichtemittierenden rückseitigen Facette 1a des
Halbleiterlasers 1 gegenübersteht, ist mit einem dielektrischen Film
beschichtet, so daß sie ein hohes Reflexionsvermögen von etwa 95% erreicht.
Sowohl der Halbleiterlaser 1 als auch der GaAs-Chip 2 sind auf einer
Befestigungsbasis (d.h. auf einer Wärmeableitung) 3 aus Fe oder einer
im wesentlichen aus Fe bestehenden Metallegierung befestigt. Ein
Anschlußdraht 4 aus Al ist mit dem Halbleiterlaser 1 verbunden.
Bezugszeichen 2L ist die Hohlraumlänge des Halbleiterlasers 1, das
Bezugszeichen 2M ist die Länge des Reflektors 2, und das Bezugszeichen 2
ist der Abstand (d.h. die äußere Hohlraumlänge) zwischen der
lichtemittierenden rückseitigen Facette la des Lasers 1 und der
reflektierenden Fläche 2a des Reflektors 2.
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Eine Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum mit der oben
erwähnten Struktur wurde so konstruiert, daß ein VSIS-Halbleiterlaser
mit einer Hohlraumlänge 2L von 250 um und ein GaAs-Chip (bei dem
das Reflexionsvermögen der reflektierenden Fläche 95% beträgt) mit
einer Länge 2M von 250 um mit einem Zwischenabstand 2 von 30 um auf
einer Fe-Befestigungsbasis befestigt werden. Die Abhängigkeit der
Oszillationswellenlänge von den Temperaturen dieser
Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem Hohlraum wurde untersucht, und die Ergebnisse
sind in Fig. 3(a) dargestellt und zeigen an, daß Modensprünge über
der Temperaturspanne (ΔT) von 55ºC nicht auftreten und daß ein
spezifischer Oszillationsmode aufrechterhalten wird, um dadurch eine
stabilisierte Oszillation zu erreichen. Eine bemerkenswerte
Verbesserung der Temperaturspanne ΔT wurde im Vergleich zu der
Temperaturspanne ΔT (28ºC) einer Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem
Hohlraum mit einer Cu-Befestigungsbasis mit der gleichen Struktur wie
oben beschrieben erzielt.
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Fig. 3(b) zeigt eine andere Halbleiter-Laservorrichtung mit äußerem
Hohlraum dieser Erfindung, bei der BeO (der Koeffizient der linearen
Ausdehnung davon beträgt 7.6 x 10&supmin;&sup6;/Grad) für die Befestigungsbasis
benutzt wurde und die äußere Hohlraumlänge l 15 um betrug. Bei diesem
Beispiel wurde die Temperaturabhängigkeit der Oszillationswellenlänge
weiter verbessert, und Modensprünge traten über einem weiten Bereich
von Temperaturen ΔT, der bis zu 80ºC betrug, nicht auf.