JP2000252583A - 半導体レーザーおよび光波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振器を構成する相互に対向する端面の間に、
屈折率差を設けることにより導波路が形成され、片側の
端面からレーザービームを出射する半導体レーザーにお
いて、外部共振器からの戻り光による影響を排して、横
モードを安定化する。 【解決手段】ｐ型の第２上部クラッド層20のレーザビー
ム出射側とは反対側の端部30の幅をミラーの方向に向か
ってテーパ状に狭めた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部共振器が設け
られた屈折率導波構造を有する半導体レーザーとこの半
導体レーザーを用いた光波長変換装置に関し、詳しく
は、外部共振器からの戻り光による悪影響を抑制し横モ
ードの安定性を高めた半導体レーザーと、その半導体レ
ーザーを光源として用い光出力の安定した光波長変換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非線形光学効果を有する強誘電体の自発
分極（ドメイン）を周期的に反転させた領域を設けた光
波長変換素子を用いて、基本波を第２高調波に波長変換
する方法が既にＢleombergenらによって提案されている
（Ｐhys.Ｒev.,vol.127,Ｎo.６，1918（1962）参照）。
この方法においては、ドメイン反転部の周期Λを、 Λｃ＝２π／｛β（２ω）−２β（ω）｝ ただし、β（２ω）は第２高調波の伝搬定数 β（ω）は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λｃの整数倍になるように
設定することで、基本波と第２高調波との位相整合（い
わゆる疑似位相整合）を取ることができる。そして、例
えば、特開平５−２９２０７号公報に示されるように、
非線形光学材料からなる光導波路を有し、そこを導波さ
せた基本波を波長変換する光導波路型の光波長変換素子
において、上述のような周期ドメイン反転構造を形成し
て、効率良く位相整合を取る試みもなされている。

【０００３】上記の周期ドメイン反転構造を有する光導
波路型の光波長変換素子は、半導体レーザーから発せら
れたレーザービームを波長変換するためにも多く用いら
れている。その場合、半導体レーザーの発振波長がドメ
イン反転部の周期と位相整合する波長と一致していない
と、波長変換効率は著しく低いものとなり、実用性のあ
る短波長光源を得ることは困難となる。

【０００４】このため、基板に周期ドメイン反転構造を
形成してなる光導波路型の光波長変換素子により半導体
レーザーから発せられたレーザービームを波長変換する
光波長変換装置において、外部共振器等の波長ロック機
構を設け、半導体レーザーの発振波長をドメイン反転部
の周期と位相整合する波長に正確にロックし、半導体レ
ーザーを安定して発振させるという提案がなされてい
る。

【０００５】このような光波長変換装置には、一般に、
ファブリペロー型（ＦＰ型）の単峰性の空間モード（横
シングルモード）を有する通常の半導体レーザー（レー
ザーダイオード）が使用されている。

【０００６】図９はリッジ構造のＦＰ型半導体レーザー
の概略断面図である。リッジ構造のＦＰ型半導体レーザ
ーは、Electronics Letters Vol.22 pp.1081-1082,1986
にも記載されているように、基板10上に、ｎ型クラッド
層12、下部光導波層14、量子井戸（ＱＷ）活性層16、上
部光導波層18、およびｐ型クラッド層20がこの順に積層
されてなり、ｐ型クラッド層20はリッジを形成してお
り、このリッジの頂部には、電極とのコンタクトをとる
ためのコンタクト部としてｐ型コンタクト層22が設けら
れ、このｐ型コンタクト層22の上にはｐ側電極26が形成
されている。また、基板10の裏面にはｎ側電極28が形成
され、ｐ型クラッド層20のうちｐ型コンタクト層22が設
けられていない部分には絶縁膜24が形成されている。

【０００７】このリッジ構造のＦＰ型半導体レーザー
は、ｐ型クラッド層20の側面をエッチング等により除き
リッジを形成したことにより、リッジが形成されている
領域の等価屈折率（実効屈折率）をその周辺の領域より
も大きくして屈折率導波構造を得ることができ、横モー
ドを安定化することができる。さらに、このリッジ底部
の幅を狭くすることで、高次モードの発振を効果的に抑
制することができ、横シングルモードのレーザーを得る
ことができる。

【０００８】外部共振器を設けて波長をロックした場
合、通常は横モードがシングルモードで発振するＦＰ型
半導体レーザーであっても、外部共振器からの戻り光に
よって横モードが高次モードになる場合がある。このよ
うに高次モードで発振するＦＰ型半導体レーザーを前述
の光波長変換装置に用いると、光波長変換素子と半導体
レーザーとの結合効率が変動したり、半導体レーザーの
発光効率が変動することによって、波長変換された光の
出力が不安定になるという問題がある。また、出力が10
0mWを超える高出力タイプのＦＰ型半導体レーザーで
は、光密度を低減する必要があり、リッジ底部の幅を３
μｍ以上に設計する場合が多い。この時、戻り光がある
と横モードが高次モードになり易い。横モードが高次モ
ードになると発光効率が著しく低下するおそれがある。

【０００９】リッジ構造のＦＰ型半導体レーザーにおい
て、外部共振器からの戻り光により横モードが高次モー
ドになるのを防止するためには、コアとなる部分の実効
屈折率を大きくするためにリッジ底部の幅を２〜１．５
μｍ程度にまで狭くすればよいが、例えば、通常のウエ
ット・エッチングを用いてリッジを形成する場合、リッ
ジ高さ１μｍでリッジ底部全体の幅を２〜１．５μｍ程
度に小さくしようとするとリッジ頂部の幅が０．２〜
０．７μｍとなり、リッジ頂部の面積はリッジ底部の幅
を３μｍに設定した場合の面積の1/9から1/2となる。こ
れは、ｐ側電極26とコンタクトをとるためのｐ型コンタ
クト層22が設けられる領域が小さくなることを意味し、
ｐ型コンタクト層22とｐ側電極26との間の抵抗は２〜９
倍まで大きくなる。従って、リッジ底部全体の幅を狭く
すると、この抵抗による発熱のために素子が破壊される
か、または、素子が正常な動作をしなくなってしまうお
それがある。そこで、通常は、コアとなる部分の実効屈
折率は小さくなるが、リッジ底部の幅を３μｍ以上と設
計している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的
は、外部共振器が設けられた場合にも、外部共振器から
の戻り光による影響を受けることなく、横モードの安定
性に優れる半導体レーザーを提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、本発明の半導体レーザーを用
い、光出力の安定性に優れる光波長変換装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
を行った結果、外部共振器からの戻り光が入射する側の
導波路の径を小さくすることで、横モードが高次モード
になるのを防止できることを見出し本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明の半導体レーザーは、共振器
を構成する相互に対向する端面の間に、屈折率差を設け
ることにより導波路が形成され、片側の端面からレーザ
ービームを出射する半導体レーザーにおいて、該出射側
とは反対側には反射部材が設けられ、該反射部材と出射
側の端面との間でレーザービームの波長をロックするた
めの外部共振器が形成され、前記導波路の前記出射側と
は反対側の端部の幅が、前記反射部材の方向に向かって
テーパ状に狭められたことを特徴とする。

【００１２】前記導波路の出射側端部の幅も、レーザー
ビームの出射方向に向かってテーパ状に狭められている
ことが好ましい。

【００１３】前記導波路のテーパ状に狭められたテーパ
状部には、電極とのコンタクトをとるためのコンタクト
部を設けずに、前記導波路のテーパ状部以外の部分にコ
ンタクト部を設けることもできる。

【００１４】本発明の半導体レーザーは、下部電極が設
けられたＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓからなるｎ型
クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる下部光導波層、Ｉ
ｎＧａＡｓからなる活性層、ＩｎＧａＡｓＰからなる上
部光導波層、およびＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド
層がこの順に積層されてなり、該ｐ型クラッド層上に、
電極とのコンタクトをとるためのコンタクト部としてｐ
型コンタクト層が設けられ、該ｐ型コンタクト層を介し
て上部電極が形成された層構成を有していることが好ま
しい。

【００１５】本発明の光波長変換装置は、非線形光学効
果を有する強誘電体からなる基板上に形成された光導波
路を導波する基本波の波長を変換するための光波長変換
素子と、前記基本波としてこの光波長変換素子に入射す
るレーザービームを出射する半導体レーザーと、を有す
る光波長変換装置であって、半導体レーザーとして、本
発明の半導体レーザーを用いたことを特徴とする。

【００１６】前記強誘電体が、ＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃で
（0≦ｘ≦1）であることが好ましく、ＭｇＯ、ＺｎＯ、
またはＳｃでドープされたＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃で（0≦
ｘ≦1）であることがより好ましい。

【００１７】前記光波長変換素子の光導波路において、
前記レーザービームがＴＥモードで導波するように構成
されていることが好ましく、前記基板として、自発分極
の向きが基板表面に対して０度から２０度までの角度で
傾いているものを用いることが好ましい。

【００１８】また、前記光波長変換素子と前記半導体レ
ーザーとの間に電気光学変調素子を設けることもでき
る。

【００１９】本発明の半導体レーザーは、外部共振器が
形成されることにより、半導体レーザーの発振波長を特
定の波長に正確にロックし、半導体レーザーを安定して
発振させることができる。また、屈折率差を設けること
により半導体レーザー内に形成された導波路において、
その端部の幅のみが反射部材の方向に向かってテーパ状
に狭められたことにより、低いコンタクト抵抗を維持し
たまま、外部共振器からの戻り光による影響を低減する
ことができ、横モードの安定と高い光出力とを得ること
ができる。

【００２０】また、本発明の光波長変換装置は、波長が
ロックされ横モードが安定した本発明の半導体レーザー
を用いることにより、波長変換された高出力の光を安定
して得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態にかかる光波長変換装置の概略側面図である。この
第１の実施形態においては、光波長変換素子115に向か
わないレーザビーム111Ｒ（後方出射光）が、コリメー
ターレンズ112によって平行光化される。平行光化され
たレーザビーム111Ｒは狭帯域バンドパスフィルター114
を透過した後、集光レンズ113により集光されてミラー1
85上において収束する。

【００２２】ミラー185で反射したレーザービーム111Ｒ
は、それまでの光路を逆に辿って半導体レーザー素子11
0にフィードバックされる。つまりこの装置では、上記
ミラー185と半導体レーザー素子110の前方端面（図１中
の左方の端面）によって半導体レーザー素子110の外部
共振器が構成されている。

【００２３】そして、この外部共振器の中に配された狭
帯域バンドパスフィルター114により、フィードバック
されるレーザービーム111Ｒの波長が選択される。半導
体レーザー素子110はこの選択された波長で発振し、選
択波長は狭帯域バンドパスフィルター114の回転位置
（図１中の矢印Ａ方向の回転位置）に応じて変化するの
で、この狭帯域バンドパスフィルター114を適宜回転さ
せることにより、半導体レーザー素子110の発振波長
を、光波長変換素子115と位相整合する波長に選択し、
ロックすることができる。

【００２４】次に、半導体レーザ素子110について説明
する。図２に示すように、半導体レーザ素子110は、n型
のGaAs基板10上に、n型のAl_{0 .3}Ga_0.7Asからなる下部ク
ラッド層12と、n型またはｉ型のIn_0.2Ga_0.8As_0.59P_{0.4 1}
からなる下部光導波層14と、ｉ型のIn_0.2Ga_0.8Asからな
る圧縮歪量子井戸活性層16と、ｐ型またはｉ型のIn_0.2G
a_0.8As_0.59P_0.41からなる上部光導波層18と、ｐ型のAl
_0.3Ga_0.7Asからなる第１上部クラッド層19と、In_0.48Ga
_0.52Pからなるエッチングストップ層21とが順次積層さ
れている。エッチングストップ層21の上には、ｐ型のAl
_0.3Ga_0.7Asからなるリッジ形状の第２上部クラッド層20
が設けられ、ｐ型の第２上部クラッド層20のリッジ頂部
にはp型の GaAsコンタクト層22が設けられている。ｐ型
の第２上部クラッド層20のリッジ側部及びエッチングス
トップ層21のうちｐ型の第２上部クラッド層20が設けら
れていない部分は、Si0₂からなる絶縁膜24で覆われてい
る。p型の GaAsコンタクト層22及び絶縁膜24の上には、
Ti-Pt-Auからなるp側電極26が形成され、n型のGaAs基板
10の裏面にはGe-Au-Niからなるn側電極28が形成されて
いる。

【００２５】この半導体レーザ素子110においては、ｐ
型の第２上部クラッド層20の側面をエッチング等により
除きリッジを形成したことにより、リッジが形成されて
いる領域の等価屈折率（実効屈折率）をその周辺の領域
よりも大きくすることができ、対応する下部光導波層14
及び上部光導波層18内に導波路が形成される。

【００２６】この半導体レーザ素子110を上から見る
と、図３に示すように、ｐ型の第２上部クラッド層20は
半導体レーザ素子110の幅方向中央部分にのみストライ
プ状に設けられ、ｐ型の第２上部クラッド層20のレーザ
ビーム出射側とは反対側の端部30の幅が、ミラー185の
方向に向かってテーパ状に狭められている。ｐ型の第２
上部クラッド層20のリッジ頂部に設けられたp型の GaAs
コンタクト層22もまたレーザビーム出射側とは反対側の
端部32の幅が、ミラー185の方向に向かってテーパ状に
狭められている。

【００２７】半導体レーザ素子110の長さＬ₁は約５００
μｍであり、これに対しテーパ状部（すなわち端部30）
の長さＬ₂は３０〜２００μｍとすることが好ましい。
共振器中央部でのリッジ底部（すなわちｐ型の第２上部
クラッド層20底部）の幅Ｗ₁は３〜５μｍであり、出射
側とは反対側の端面での幅Ｗ₂は１．５〜３μｍとする
ことが好ましい。

【００２８】また、半導体レーザ素子110は劈開によっ
て得られた端面34、36を有し、その端面上には反射率調
整のためのコート38、40がそれぞれ設けられている。

【００２９】次に、この半導体レーザ素子110の製造方法
について説明する。n型のGaAs基板10上に、n型のAl_0.3G
a_0.7Asからなる下部クラッド層12と、n型またはｉ型のI
n_0.2Ga_0.8As_0.59P_0.41からなる下部光導波層14と、ｉ型
のIn_0.2Ga _0.8Asからなる圧縮歪量子井戸活性層16と、ｐ
型またはｉ型のIn_0.2Ga_0.8As_0.59P _0.41からなる上部光
導波層18と、ｐ型のAl_0.3Ga_0.7Asからなる第１上部クラ
ッド層19と、In_0.48Ga_0.52Pからなるエッチングストッ
プ層21と、ｐ型のAl_0.3Ga_0.7Asからなる第２上部クラッ
ド層20と、p型の GaAsコンタクト層22とを、有機金属気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法などを用いた半導体結晶成長技
術により順次積層する。

【００３０】ｐ型またはｉ型のIn_0.2Ga_0.8As_0.59P_0.41
からなる上部光導波層18とｐ型のAl_{0 .3}Ga_0.7Asからなる
第１上部クラッド層19の厚みは、リッジ構造により共振
器中央部に形成された導波路において単一基本モードに
よる屈折率導波が高出力で達成できる厚みとする。ま
た、In_0.48Ga_0.52Pからなるエッチングストップ層21の
厚みは１０ｎｍである。

【００３１】基板を成長室から取り出し、フォトリソグ
ラフィ技術により、半導体レーザ素子110の幅方向中央
部分に、幅１．５μｍであり、出射側と反対側の端面で
の幅が０．５〜１．０μｍに狭められたストライプ状の
レジストマスクを形成し、このマスクを使って硫酸＋過
酸化水素水系のエッチング選択比の高いエッチャントに
より、ｐ型のAl_0.3Ga_0.7Asからなる第２上部クラッド層
20と、p型の GaAsコンタクト層22とを、In_0.48Ga_0.8As
_0.59P_0.41からなるエッチングストップ層21が露出する
までエッチング除去してリッジ構造を形成する。リッジ
底部の幅Ｗ₁は約３μｍであり、出射側とは反対側の端
面での幅Ｗ₂は２μｍ以下であった。

【００３２】次に、プラズマＣＶＤでＳｉＯ₂からなる
絶縁膜24を全面に形成した後に、フォトリソグラフィに
よりレジストパターンをリッジ頂部にアラインメントし
て形成した。この後フッ酸系のエッチャントでコンタク
ト層22上の絶縁膜24を除去する。レジストマスクを剥離
した後の積層体の上面全面にp側電極26を形成し、基板
裏面には研磨後その全面にn側電極28を形成する。最後
に、積層体を劈開して共振器を形成する端面34、36を形
成し、各端面に反射率を調製するためのコート38、40を
それぞれ形成し、チップ化して、半導体レーザ素子110
が完成する。

【００３３】上記の素子は、ｐ型の第２上部クラッド層
20の端部30の幅がミラー185の方向に向かってテーパ状
に狭められたことにより、対応する導波路の幅も狭めら
れ、外部共振器からの戻り光による影響を受け難くなり
横モードを安定させることができる。

【００３４】なお、半導体レーザー素子の基板としてｎ
型GaAs基板を用いたが、これに限定されることなく導電
型を反対にすることも可能である。また、活性層は単一
の量子井戸活性層を有するＳＱＷ(Single Quntam Wel
l)構造としたが、これに限定されることなく複数の量子
井戸活性層を有するＭＱＷ(Multi Quntam Well)構造
とすることもできる。

【００３５】また、本実施形態ではリッジ構造の半導体
レーザー素子としたが、これに限定されることなく埋め
込み構造の屈折率導波型の半導体レーザー素子とするこ
ともできる。

【００３６】次に、光波長変換素子115について説明す
る。本発明の光波長変換素子115は、非線形光学効果を
有する強誘電体であるＬｉＮｂＯ₃にＭｇＯが例えば５m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板116に、そのＺ軸と平行な自発分極
の向きを反転させたドメイン反転部117が周期的に形成
されてなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン
反転構造に沿って延びるチャンネル光導波路118が形成
されてなるものである。周期ドメイン反転構造は、基板
116のＹ軸方向にドメイン反転部117が並ぶように形成さ
れ、その周期Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を
考慮して決定される。

【００３７】一方、チャンネル光導波路118は、周期ド
メイン反転部117を形成した後、基板116の表面上に公知
のフォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスク
パターンを形成し、この基板116をピロリン酸中に浸漬
してプロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後に
アニール処理する、等の方法によって作成することがで
きる。その後このチャンネル光導波路118の両端面118
ａ、118ｂを光学研磨し、出射端面118ａに基本波に対す
る無反射コート(ＡＲコート)120を形成し、入射端面118
ｂに基本波と第２高調波に対するＡＲコート121を形成
すると、光波長変換素子115が完成する。

【００３８】この光波長変換素子は、基本波としてのレ
ーザービームが、光導波路においてＴＥモードで導波す
るように構成されているのが望ましい。

【００３９】基板は、図４に示すように、ＭｇＯ−ＬＮ
のインゴットをＺ軸に対して角度θ＝３°をなす方向に
カット、研磨して得られたものであり、単分極化処理が
なされて厚さ０．４ｍｍに形成されている。なお、この
研磨角度θ＝３°の精度は±０．１°である。このよう
に自発分極の向きが基板表面に対してθ＝３°傾くこと
によりドメイン反転部117の分極の向きも基板表面に対
して同様に傾くことになる。

【００４０】プロトン交換処理は、深さ方向のビーム径
が１．５〜３．０μｍとなるように、120〜200℃で30〜
90分間の範囲で行った。アニール処理は、ビーム径と光
伝搬損失が最適値となるように、300〜410℃で30分〜２
時間の範囲で行った。また、プロトン交換の際のマスク
の幅は、目的とする波長（基本波で０．９〜１．１μｍ
の範囲）でシングルモード条件となるように、３〜１２
μｍの範囲で行った。

【００４１】このような波長変換素子の作製方法は、例
えば、特開平９−２１８４３１号公報等に詳細に記載さ
れている。

【００４２】また、本実施形態では、基板を構成する強
誘電体としてＭｇＯドープのＬｉＮｂＯ₃を用いたが、
これに限らず、ＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃（0≦ｘ≦1）、ま
たはＭｇＯ、ＺｎＯ、またはＳｃでドープされたＬｉＮ
ｂ_xＴａ_1-xＯ₃（0≦ｘ≦1）を好適に用いることができ
る。ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ₃基板は、光損傷
に強いので、ノンドープのＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃板等よ
りも好ましい。また、Ｓｃ、ＭｇＯがドープされたＬｉ
Ｎｂ_xＴａ_1-xＯ₃や、ＫＴｉＯＰＯ₄ 、ＫＮｂＯ₃等のそ
の他の材料からなる基板を用いることも可能である。

【００４３】本実施形態では、基板の自発分極の向きと
基板表面とがなす角度θをθ＝３°としたが、一般に、
プロトン交換とアニールにより形成された光導波路をレ
ーザービームがＴＥシングルモードで導波するには角度
θが0°＜θ＜20°の場合であり、角度θをこの範囲に
設定するのが望ましい。角度θをθ＜20°の範囲に設定
すると、波長変換が効率よくなされるようになる。

【００４４】また、強誘電体結晶基板として、結晶のＹ
軸をＹＺ面内でＺ軸側に３°回転させた軸に対して垂直
な面でカットされたものや、Ｚ軸をＺＸ面内でＸ軸側に
87°回転させた軸に対して垂直な面でカットされたもの
も好適に使用される。

【００４５】このこの波長変換素子115と半導体レーザ
ー110とを用いて、図１に示す光波長変換装置を構成し
た。この場合の波長変換の換算効率は300％／Ｗｃｍ²で
あり、従来の光波長変換素子の換算効率と比べて著しく
高いものとなっている。

【００４６】次に、この光波長変換装置の環境依存性を
調べた。環境依存性の評価は、種々の温度条件、パワー
条件を設定し、その条件下で、第２高調波の光強度１０
ｍＷに対してオート・パワー・コントロール（ＡＰＣ）
をかけて半導体レーザーの出力が約１００ｍＷとなるよ
うに駆動し、第２高調波の光出力の経時変化を見ること
により行った。図５示すように、本実施形態にかかる光
波長変換装置は、光出力が一定に保たれ、リッジ構造の
ＦＰ型半導体レーザーを用いた従来の光波長変換装置よ
り安定した耐環境依存特性が得られた。

【００４７】本発明の第２の実施形態に係る光波長変換
装置は、図６に示す平面構造の半導体レーザ素子を用い
た点で、第１の実施形態に係る光波長変換装置と異なっ
ている。この半導体レーザー素子は、図６に示すよう
に、ｐ型の第２上部クラッド層20の出射側端部42の幅
が、レーザービームの出射方向に向かってテーパ状に狭
められていること以外は、第１の実施形態に係る半導体
レーザー素子と同様の構造を有し、同様の方法で作製す
ることができる。

【００４８】上記素子は、ｐ型の第２上部クラッド層20
の端部30の幅がミラー185の方向に向かってテーパ状に
狭められたことにより、対応する導波路の幅も狭めら
れ、外部共振器からの戻り光による影響を受け難くなり
横モードを安定させることができる。さらに、ｐ型の第
２上部クラッド層20の出射側端部42の幅が光波長変換素
子115の方向に向かってテーパ状に狭められたことによ
り、横モードがより安定する。

【００４９】本発明の第３の実施形態に係る光波長変換
装置は、図７に示す平面構造の半導体レーザ素子を用い
た点で、第１の実施形態に係る光波長変換装置と異なっ
ている。この半導体レーザー素子は、図７に示すよう
に、ｐ型の第２上部クラッド層20のリッジ頂部に設けら
れるp型の GaAsコンタクト層22が、ｐ型の第２上部クラ
ッド層20の端部30以外の部分に設けられていること以外
は、第１の実施形態に係る半導体レーザーと同様の構造
を有している。

【００５０】この半導体レーザ素子は、絶縁膜24を形成
する前に、テーパ状部に開口が設けられたレジストマス
クを形成してｐ型の第２上部クラッド層20の端部30上の
p型の GaAsコンタクト層22を除去する以外は、第１の実
施形態に係る半導体レーザー素子と同様の方法で作製す
ることができる。

【００５１】上記素子は、ｐ型の第２上部クラッド層20
の端部30の幅をミラー185の方向に向かってテーパ状に
狭めたことにより、対応する導波路の幅も狭められ、外
部共振器からの戻り光による影響を受け難くなり横モー
ドを安定させることができる。さらに、テーパ状の端部
30での電流注入がない構造とすることで、絶縁膜24（Ｓ
ｉＯ₂）のエッチングのためのレジストマスクとリッジ
頂部の位置を厳しくアライメントする必要が無くなり、
歩留まりが向上する。

【００５２】なお、ｐ型の第２上部クラッド層20の両端
部30、42の幅がテーパ状に狭められている場合には、図
８に示すように、p型の GaAsコンタクト層22を、ｐ型の
第２上部クラッド層20のリッジ頂部のうちテーパ状に狭
められた両端部以外の部分に設けることができる。

【００５３】これら第２、第３の実施形態の波長変換装
置においても、高い波長変換効率と、安定した耐環境依
存特性が得られた。また、第１〜第３の実施形態では、
図１に示す構成の光波長変換装置としたが、本発明は、
屈折率導波構造を有し、波長をロックするための外部共
振器が形成されている半導体レーザーを用いた総ての光
波長変換装置に適用することができる。例えば、特開平
１０−２５４００１号公報に記載のいずれの波長変換装
置に用いた場合にも、前述と同様の評価において安定し
た耐環境依存特性を得ることができた。

【００５４】さらに、本発明の光波長変換装置において
は、光導波路のドメイン反転部よりも導波方向上流側に
おいて、該光導波路を導波する光を変調する電気光学光
変調部が形成されてもよい。このような電気光学光変調
部を有する光波長変換モジュールについては、例えば本
出願人による特願平８−３１４８００号明細書に詳しい
記載がなされている。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、外部共振器が設けられ
た場合にも、外部共振器からの戻り光による影響を受け
ることなく、横モードの安定性に優れる半導体レーザー
が提供される。また、光出力の安定性に優れる光波長変
換装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光波長変換装置
の概略側面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる半導体レーザ素子の断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる半導体レーザ素子の平面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる基板のカット状態を説明する概略図である。

【図５】光波長変換装置における第２高調波の光出力の
経時変化を示すグラフである。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる半導体レーザ素子の平面図である。

【図７】本発明の第３の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる半導体レーザ素子の平面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係る光波長変換装置
に用いる半導体レーザ素子の変形例を示す平面図であ
る。

【図９】リッジ構造のＦＰ型半導体レーザーの概略断面
図である。

【符号の説明】

10 基板 12 ｎ型クラッド層 14 下部光導波層 16 量子井戸活性層 18 上部光導波層 19、20 ｐ型クラッド層 21 エッチングストップ層 22 ｐ型コンタクト層 24 絶縁膜 26 ｐ側電極 28 ｎ側電極 30、32、42 端部 34、36 端面 38、40 コート 110 半導体レーザー素子 111Ｒ レーザビーム（後方出射光） 112 コリメーターレンズ 113 集光レンズ 114 狭帯域バンドパスフィルター 115 光波長変換素子 116 結晶基板 117 ドメイン反転部 118 チャンネル光導波路 118ａ、118ｂ 端面 120、121 ＡＲコート 185 ミラー

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振器を構成する相互に対向する端面の
   間に、屈折率差を設けることにより導波路が形成され、
   片側の端面からレーザービームを出射する半導体レーザ
   ーにおいて、 該出射側とは反対側には反射部材が設けられ、該反射部
   材と出射側の端面との間でレーザービームの波長をロッ
   クするための外部共振器が形成され、 前記導波路の前記出射側とは反対側の端部の幅が、前記
   反射部材の方向に向かってテーパ状に狭められたことを
   特徴とする半導体レーザー。
2. 【請求項２】 前記導波路の出射側端部の幅が、レーザ
   ービームの出射方向に向かってテーパ状に狭められたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザー。
3. 【請求項３】 前記導波路のテーパ状に狭められたテー
   パ状部以外の部分に、電極とのコンタクトをとるための
   コンタクト部が設けられたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の半導体レーザー。
4. 【請求項４】 下部電極が設けられたＧａＡｓ基板上
   に、ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層、ＩｎＧａＡ
   ｓＰからなる下部光導波層、ＩｎＧａＡｓからなる活性
   層、ＩｎＧａＡｓＰからなる上部光導波層、およびＡｌ
   ＧａＡｓからなるｐ型クラッド層がこの順に積層されて
   なり、該ｐ型クラッド層上に、電極とのコンタクトをと
   るためのコンタクト部としてｐ型コンタクト層が設けら
   れ、該ｐ型コンタクト層を介して上部電極が形成された
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に
   記載の半導体レーザー。
5. 【請求項５】 非線形光学効果を有する強誘電体からな
   る基板上に形成された光導波路を導波する基本波の波長
   を変換するための光波長変換素子と、前記基本波として
   この光波長変換素子に入射するレーザービームを出射す
   る半導体レーザーと、を有する光波長変換装置であっ
   て、 前記半導体レーザーとして、請求項１から４までのいず
   れか１項に記載の半導体レーザーを用いたことを特徴と
   する光波長変換装置。
6. 【請求項６】 前記強誘電体が、ＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃
   （0≦ｘ≦1）であることを特徴とする請求項５に記載の
   光波長変換装置。
7. 【請求項７】 前記強誘電体が、ＭｇＯ、ＺｎＯ、また
   はＳｃでドープされたＬｉＮｂ_xＴａ_1-xＯ₃で（0≦ｘ≦
   1）であることを特徴とする請求項５に記載の光波長変
   換装置。
8. 【請求項８】 前記光波長変換素子の光導波路におい
   て、前記レーザービームがＴＥモードで導波するように
   構成されていることを特徴とする請求項５から７までの
   いずれか１項に記載の光波長変換装置。
9. 【請求項９】 前記基板は、自発分極の向きが基板表面
   に対して０度から２０度までの角度で傾いていることを
   特徴とする請求項５から８までのいずれか１項に記載の
   光波長変換装置。
10. 【請求項１０】 前記光波長変換素子と前記半導体レー
    ザーとの間に電気光学変調素子を設けたことを特徴とす
    る請求項５から９までのいずれか１項に記載の光波長変
    換装置。