JP2001308445A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP2001308445A JP2001308445A JP2000117387A JP2000117387A JP2001308445A JP 2001308445 A JP2001308445 A JP 2001308445A JP 2000117387 A JP2000117387 A JP 2000117387A JP 2000117387 A JP2000117387 A JP 2000117387A JP 2001308445 A JP2001308445 A JP 2001308445A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ストライプ幅の広い利得導波路タイプの半導
体レーザ素子において注入電流を増加させても、安定し
て発振する半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザチップ１９を半田材２を介
してヒートシンク１に接合させ、半導体レーザチップ１
９の表面に、モールド（樹脂１６）またはコーティング
が施されている。半導体レーザチップ１９は、Ｐ側電極
３とＮ‐キャップ層４、Ｐ＋‐キャップ層５により電流
狭窄するようにし、量子井戸９の活性層がガイド層８、
１０を介してＰ‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１と
で挟さまれ、さらにＰ‐キャップ層６とＮ‐ＧａＡｓ基
板１３とで挟まれた構造により、量子井戸形レーザを形
成している。樹脂１６により活性層の端面の反射率が低
くなり、その結果、横方向の誘導放出が抑制され、安定
したレーザ発振をする。
体レーザ素子において注入電流を増加させても、安定し
て発振する半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザチップ１９を半田材２を介
してヒートシンク１に接合させ、半導体レーザチップ１
９の表面に、モールド（樹脂１６）またはコーティング
が施されている。半導体レーザチップ１９は、Ｐ側電極
３とＮ‐キャップ層４、Ｐ＋‐キャップ層５により電流
狭窄するようにし、量子井戸９の活性層がガイド層８、
１０を介してＰ‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１と
で挟さまれ、さらにＰ‐キャップ層６とＮ‐ＧａＡｓ基
板１３とで挟まれた構造により、量子井戸形レーザを形
成している。樹脂１６により活性層の端面の反射率が低
くなり、その結果、横方向の誘導放出が抑制され、安定
したレーザ発振をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測、
光情報処理システム等に用いられる高出力のストライプ
幅の広い利得導波路タイプの半導体レーザ素子に関す
る。
光情報処理システム等に用いられる高出力のストライプ
幅の広い利得導波路タイプの半導体レーザ素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子は種々の分野で利用さ
れているが、光通信、光計測、光情報システムなどに用
いられる半導体レーザ素子は、高出力のレーザ発振でき
るものが要求されている。また、波長変換、溶接加工な
どの分野では、さらに超高出力のレーザ発振できるもの
が要求される。このような分野で用いられる半導体レー
ザ素子としては、ストライプ幅の広い利得導波路タイプ
の半導体レーザ素子が使われることが多い。
れているが、光通信、光計測、光情報システムなどに用
いられる半導体レーザ素子は、高出力のレーザ発振でき
るものが要求されている。また、波長変換、溶接加工な
どの分野では、さらに超高出力のレーザ発振できるもの
が要求される。このような分野で用いられる半導体レー
ザ素子としては、ストライプ幅の広い利得導波路タイプ
の半導体レーザ素子が使われることが多い。
【０００３】レーザは、原子の中の電子がエネルギーの
高い準位から低い準位に遷移したときに発生する光の放
出であり、その電子の遷移過程には自然放出、誘導放
出、被放射遷移が有る。電子の遷移過程における発光
は、直接遷移形半導体（ＧａＡｓやＩｎＰ）の特徴であ
り、レーザダイオードは直接遷移形の半導体を用いて作
られる。熱平衡状態では、高いエネルギー準位にある電
子数よりも低いエネルギー準位にある電子数のほうがは
るかに多く、その比はｅｘｐ（−ｈν／ｋＴ）である。
ここで、ｈはプランク定数、νはエネルギー準位差に対
応した光の波長である。誘導放出させるためには、この
比を１より大きくしなければならない。このような状態
は負温度状態、または反転分布と呼ばれ、反転分布を起
こさせるためにエネルギーの低い準位から高い準位へ電
子を移動させるポンピングを行なう。その手段として、
レーザダイオードではｐｎ接合を形成して、そこに外部
より電流注入することによって反転分布を得ている。
高い準位から低い準位に遷移したときに発生する光の放
出であり、その電子の遷移過程には自然放出、誘導放
出、被放射遷移が有る。電子の遷移過程における発光
は、直接遷移形半導体（ＧａＡｓやＩｎＰ）の特徴であ
り、レーザダイオードは直接遷移形の半導体を用いて作
られる。熱平衡状態では、高いエネルギー準位にある電
子数よりも低いエネルギー準位にある電子数のほうがは
るかに多く、その比はｅｘｐ（−ｈν／ｋＴ）である。
ここで、ｈはプランク定数、νはエネルギー準位差に対
応した光の波長である。誘導放出させるためには、この
比を１より大きくしなければならない。このような状態
は負温度状態、または反転分布と呼ばれ、反転分布を起
こさせるためにエネルギーの低い準位から高い準位へ電
子を移動させるポンピングを行なう。その手段として、
レーザダイオードではｐｎ接合を形成して、そこに外部
より電流注入することによって反転分布を得ている。
【０００４】注入型半導体レーザＧａＡｓにおいては、
ＧａＡｓのｐｎ接合に順方向に電流を流すと反転分布の
状態になり、ｐｎ接合の付近で電子と正孔の再結合によ
って発光する。この光は自然発光と呼ばれ、レーザダイ
オードはこの光を内部に閉じ込めこれによって誘導放出
させるために、ｐｎ接合の両端に、平行な２枚の反射鏡
を設けておくとレーザ発振する。反射鏡としてＧａＡｓ
の壁開面をそのまま用いるか、またはその面に鏡面メッ
キして反射鏡とする場合がある。通常は前者を用いる。
ＧａＡｓのｐｎ接合に順方向に電流を流すと反転分布の
状態になり、ｐｎ接合の付近で電子と正孔の再結合によ
って発光する。この光は自然発光と呼ばれ、レーザダイ
オードはこの光を内部に閉じ込めこれによって誘導放出
させるために、ｐｎ接合の両端に、平行な２枚の反射鏡
を設けておくとレーザ発振する。反射鏡としてＧａＡｓ
の壁開面をそのまま用いるか、またはその面に鏡面メッ
キして反射鏡とする場合がある。通常は前者を用いる。
【０００５】図２に、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸
構造１７の半導体レーザ素子の断面を示す。チップ１９
は、放熱器のヒートシンク１を備えた半田材２の上に設
けられ、チップ１９の上部にＮ側電極１４、下部にＰ側
電極３を設け、Ｐ側電極３の上部にＮ‐キャップ層４と
Ｐ＋‐キャップ層５を設けて、この電流狭窄層１８で電
流狭窄を行なう。その上部に量子井戸９を中心として、
上下にガイド層８、１０、さらにＰ‐クラッド層７、Ｎ
‐クラッド層１１が設けられ、サンドイッチ構造を形成
している。そして、Ｐ‐キャップ層６を介して電流狭窄
層１８に接合されている。これらの層は、Ｎ‐ＧａＡｓ
基板１３上にＮ‐バッファ層１２を介して、エピタキシ
ャル成長させて形成される。上部のＮ側電極１４には電
流供給端子のワイヤ１５が接続され、そして、上部のＮ
側電極１４と下部のＰ側電極３から電力が供給される。
構造１７の半導体レーザ素子の断面を示す。チップ１９
は、放熱器のヒートシンク１を備えた半田材２の上に設
けられ、チップ１９の上部にＮ側電極１４、下部にＰ側
電極３を設け、Ｐ側電極３の上部にＮ‐キャップ層４と
Ｐ＋‐キャップ層５を設けて、この電流狭窄層１８で電
流狭窄を行なう。その上部に量子井戸９を中心として、
上下にガイド層８、１０、さらにＰ‐クラッド層７、Ｎ
‐クラッド層１１が設けられ、サンドイッチ構造を形成
している。そして、Ｐ‐キャップ層６を介して電流狭窄
層１８に接合されている。これらの層は、Ｎ‐ＧａＡｓ
基板１３上にＮ‐バッファ層１２を介して、エピタキシ
ャル成長させて形成される。上部のＮ側電極１４には電
流供給端子のワイヤ１５が接続され、そして、上部のＮ
側電極１４と下部のＰ側電極３から電力が供給される。
【０００６】サンドイッチされた半導体層は、電子が注
入され、再結合による発光を生じる領域で活性層と呼ば
れる。また、屈折率の小さい半導体層をクラッド層と呼
ぶ。クラッド層は、ｐ型とｎ型の半導体で形成して活性
層を挟み、このｐｎ接合に電流注入して活性層にキャリ
アを閉じ込めるとともに、屈折率差によって光も閉じ込
めレーザ発振する。ここでは活性層として、量子井戸９
を用いている。量子井戸構造は、バンドギャップの小さ
い材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系でＧａＡｓ）とバン
ドギャップの大きい材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で
ＡｌＧａＡｓ）による非常に薄い層（１００Åくらい）
を交互に積層したものである。
入され、再結合による発光を生じる領域で活性層と呼ば
れる。また、屈折率の小さい半導体層をクラッド層と呼
ぶ。クラッド層は、ｐ型とｎ型の半導体で形成して活性
層を挟み、このｐｎ接合に電流注入して活性層にキャリ
アを閉じ込めるとともに、屈折率差によって光も閉じ込
めレーザ発振する。ここでは活性層として、量子井戸９
を用いている。量子井戸構造は、バンドギャップの小さ
い材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系でＧａＡｓ）とバン
ドギャップの大きい材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で
ＡｌＧａＡｓ）による非常に薄い層（１００Åくらい）
を交互に積層したものである。
【０００７】ＧａＡｓダイオードレーザは、一種の集積
光素子であり、異なる不純物組成をもつ領域の屈折率の
差によって光を閉じ込め、レーザの効率を上げている。
屈折率の小さいＰ‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１
に、屈折率の高い活性層の量子井戸９をサンドイッチに
して、導波路を形成している。
光素子であり、異なる不純物組成をもつ領域の屈折率の
差によって光を閉じ込め、レーザの効率を上げている。
屈折率の小さいＰ‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１
に、屈折率の高い活性層の量子井戸９をサンドイッチに
して、導波路を形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ素
子は以上のように構成されているが、Ｐ側電極３に正、
Ｎ側電極１４に負の電圧を加えると（順方向バイア
ス）、Ｎ形領域からＰ形領域へ電子が、Ｐ形領域からＮ
型領域へ正孔が注入される（キャリア注入）。注入され
た電子と正孔が再結合する時にエネルギーを放出して発
光する。さらに多くの電流が注入されると、熱平衡の分
布以上に多くの電子が伝導帯に、多くの正孔が価電子帯
にできて、負温度の状態が生じる。この状態からさらに
注入電流を増加させていくと、共振器を備えたレーザ素
子では、自由キャリアの吸収、内部の散乱、回折などに
よる内部での光損失に打ち勝ってレーザ発振が行なわれ
る。しかし、注入電流を増加させていくと、本来発振さ
せたい方向と直角方向にエネルギーが漏洩して、急に発
振しなくなることがある。この傾向はストライプ幅の広
い利得導波路タイプの半導体レーザ素子において特によ
く発生するという問題がある。
子は以上のように構成されているが、Ｐ側電極３に正、
Ｎ側電極１４に負の電圧を加えると（順方向バイア
ス）、Ｎ形領域からＰ形領域へ電子が、Ｐ形領域からＮ
型領域へ正孔が注入される（キャリア注入）。注入され
た電子と正孔が再結合する時にエネルギーを放出して発
光する。さらに多くの電流が注入されると、熱平衡の分
布以上に多くの電子が伝導帯に、多くの正孔が価電子帯
にできて、負温度の状態が生じる。この状態からさらに
注入電流を増加させていくと、共振器を備えたレーザ素
子では、自由キャリアの吸収、内部の散乱、回折などに
よる内部での光損失に打ち勝ってレーザ発振が行なわれ
る。しかし、注入電流を増加させていくと、本来発振さ
せたい方向と直角方向にエネルギーが漏洩して、急に発
振しなくなることがある。この傾向はストライプ幅の広
い利得導波路タイプの半導体レーザ素子において特によ
く発生するという問題がある。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、ストライプ幅の広い利得導波路タイプ
の半導体レーザ素子において、注入電流を増加させて
も、安定して発振する半導体レーザ素子を提供すること
を目的とする。
たものであって、ストライプ幅の広い利得導波路タイプ
の半導体レーザ素子において、注入電流を増加させて
も、安定して発振する半導体レーザ素子を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザ素子は、Ｐ‐Ｎ接合の順方向
に電流を流し、接合付近へ電子、正孔を注入し再結合さ
せて発光させ、Ｐ‐Ｎ接合の両端にレーザ発振用の反射
面を設けてレーザ発振させる半導体レーザ素子におい
て、電流注入ストライプ幅の両側または片側端面に、横
方向の誘導放出を抑制するモールドまたはコーティング
が施されたものである。
め、本発明の半導体レーザ素子は、Ｐ‐Ｎ接合の順方向
に電流を流し、接合付近へ電子、正孔を注入し再結合さ
せて発光させ、Ｐ‐Ｎ接合の両端にレーザ発振用の反射
面を設けてレーザ発振させる半導体レーザ素子におい
て、電流注入ストライプ幅の両側または片側端面に、横
方向の誘導放出を抑制するモールドまたはコーティング
が施されたものである。
【００１１】本発明の半導体レーザ素子は上記のように
構成されており、電流注入ストライプ幅に相当するガイ
ド層―活性層である量子井戸―ガイド層の両端面または
片端面に、モールドまたはコーティングを施して、横方
向の誘導放出を抑制しているので、これにより、高出力
まで安定したレーザ発振が可能である。
構成されており、電流注入ストライプ幅に相当するガイ
ド層―活性層である量子井戸―ガイド層の両端面または
片端面に、モールドまたはコーティングを施して、横方
向の誘導放出を抑制しているので、これにより、高出力
まで安定したレーザ発振が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザ素子の一実
施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の
半導体レーザ素子の導波方向に垂直な平面で切断した断
面を示す図である。本半導体レーザ素子は、半導体レー
ザのチップ１９を半田材２を介してヒートシンク１に接
合させ、半導体レーザのチップ１９の表面にモールド
（樹脂１６）またはコーティングが施されている。半導
体レーザのチップ１９は、Ｐ側電極３とＮ‐キャップ層
４、Ｐ＋‐キャップ層５により電流狭窄するようにした
量子井戸構造のストライプレーザを用いている。すなわ
ち、量子井戸９の活性層がガイド層８、１０を介してＰ
‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１とで挟さまれ、さ
らに、Ｐ‐キャップ層６とＮ‐ＧａＡｓ基板１３とで挟
まれた構造により、量子井戸形レーザを形成している。
上記の各半導体層はＮ‐ＧａＡｓ基板１３上にエピタキ
シャル成長で製作される。
施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の
半導体レーザ素子の導波方向に垂直な平面で切断した断
面を示す図である。本半導体レーザ素子は、半導体レー
ザのチップ１９を半田材２を介してヒートシンク１に接
合させ、半導体レーザのチップ１９の表面にモールド
（樹脂１６）またはコーティングが施されている。半導
体レーザのチップ１９は、Ｐ側電極３とＮ‐キャップ層
４、Ｐ＋‐キャップ層５により電流狭窄するようにした
量子井戸構造のストライプレーザを用いている。すなわ
ち、量子井戸９の活性層がガイド層８、１０を介してＰ
‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１とで挟さまれ、さ
らに、Ｐ‐キャップ層６とＮ‐ＧａＡｓ基板１３とで挟
まれた構造により、量子井戸形レーザを形成している。
上記の各半導体層はＮ‐ＧａＡｓ基板１３上にエピタキ
シャル成長で製作される。
【００１３】そして、Ｎ‐ＧａＡｓ基板１３にＮ側電極
１４が形成され、ワイヤ１５がボンディングされる。一
方、Ｐ側電極３としてＰ＋‐キャップ層５に対してＮ‐
キャップ層４を設け、電流狭窄層１８としここで電流狭
窄が行なわれる。ヒートシンク１は熱伝導性、放熱性の
よい銅板などにＮｉ、Ｐｔなどがコーティングされたも
のが使われ、この上にＩｎの半田材２が形成される。こ
のＩｎ半田材２に上記のＰ側電極３が接触するようにし
て、ヒートシンク１の上にチップ１９を載置し加熱して
溶着し固定される。
１４が形成され、ワイヤ１５がボンディングされる。一
方、Ｐ側電極３としてＰ＋‐キャップ層５に対してＮ‐
キャップ層４を設け、電流狭窄層１８としここで電流狭
窄が行なわれる。ヒートシンク１は熱伝導性、放熱性の
よい銅板などにＮｉ、Ｐｔなどがコーティングされたも
のが使われ、この上にＩｎの半田材２が形成される。こ
のＩｎ半田材２に上記のＰ側電極３が接触するようにし
て、ヒートシンク１の上にチップ１９を載置し加熱して
溶着し固定される。
【００１４】上記の構造は従来の半導体レーザと同じで
あるが、本発明の半導体レーザは、さらに、上記の半導
体レーザの外側に、特に電流注入ストライプ幅に相当す
るガイド層８‐活性層である量子井戸９‐ガイド層１０
の各両端面または片端面に、モールド（樹脂１６）、ま
たはコーティングを施して、横方向の誘導放出を抑制し
ている。図１ではチップ１９全体に樹脂１６がコートさ
れている。
あるが、本発明の半導体レーザは、さらに、上記の半導
体レーザの外側に、特に電流注入ストライプ幅に相当す
るガイド層８‐活性層である量子井戸９‐ガイド層１０
の各両端面または片端面に、モールド（樹脂１６）、ま
たはコーティングを施して、横方向の誘導放出を抑制し
ている。図１ではチップ１９全体に樹脂１６がコートさ
れている。
【００１５】樹脂１６は、その屈折率が素子と樹脂１６
との界面での反射を充分に抑制するような屈折率である
ことが条件となる。樹脂１６として、例えば、エポキシ
系樹脂やシリコーン系樹脂が用いられる。これらの樹脂
１６は界面での反射率を低減する屈折率を有している。
そして、素子の左右の端は樹脂１６のモールドによって
反射率が充分に低くなり、左右の端面で光が反射されて
導波路内に戻りにくくなる。その結果横方向の誘導放出
が抑制され、横方向の光学的モードへ分配されるエネル
ギーが減り、本来の方向のレーザ発振が妨げられること
がなくなる。
との界面での反射を充分に抑制するような屈折率である
ことが条件となる。樹脂１６として、例えば、エポキシ
系樹脂やシリコーン系樹脂が用いられる。これらの樹脂
１６は界面での反射率を低減する屈折率を有している。
そして、素子の左右の端は樹脂１６のモールドによって
反射率が充分に低くなり、左右の端面で光が反射されて
導波路内に戻りにくくなる。その結果横方向の誘導放出
が抑制され、横方向の光学的モードへ分配されるエネル
ギーが減り、本来の方向のレーザ発振が妨げられること
がなくなる。
【００１６】量子井戸９は、バンドギャップの小さい
（屈折率が大きい）材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で
はＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系ではＧａＩｎＡ
ｓＰ）とバンドギャップの大きい（屈折率が小さい）材
料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ではＡｌＧａＡｓ、Ｇａ
ＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系ではＩｎＰ）による非常に薄い層
（１００Åくらい）を交互に積層したものを量子井戸構
造とし、これを活性層に用いたものである。この量子井
戸形レーザは、量子井戸層が電子のドブロイ波長より薄
くなると、量子井戸の中で垂直方向に量子化が起きる。
（屈折率が大きい）材料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で
はＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系ではＧａＩｎＡ
ｓＰ）とバンドギャップの大きい（屈折率が小さい）材
料（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ではＡｌＧａＡｓ、Ｇａ
ＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系ではＩｎＰ）による非常に薄い層
（１００Åくらい）を交互に積層したものを量子井戸構
造とし、これを活性層に用いたものである。この量子井
戸形レーザは、量子井戸層が電子のドブロイ波長より薄
くなると、量子井戸の中で垂直方向に量子化が起きる。
【００１７】Ｐ‐クラッド層７、及びＮ‐クラッド層１
１は、屈折率の小さいｐ形、及びｎ形半導体層であり、
このｐ形半導体クラッド層７とｎ形半導体クラッド層１
１で活性層、ここでは量子井戸９を、サンドイッチに
し、この層に電流注入して量子井戸９の活性層にキャリ
アを閉じ込めると共に、屈折率の差によって光も閉じ込
めレーザ発振を行なわせる。活性層の厚みと幅は、レー
ザダイオードの発振横モードに深く関係している。
１は、屈折率の小さいｐ形、及びｎ形半導体層であり、
このｐ形半導体クラッド層７とｎ形半導体クラッド層１
１で活性層、ここでは量子井戸９を、サンドイッチに
し、この層に電流注入して量子井戸９の活性層にキャリ
アを閉じ込めると共に、屈折率の差によって光も閉じ込
めレーザ発振を行なわせる。活性層の厚みと幅は、レー
ザダイオードの発振横モードに深く関係している。
【００１８】本半導体レーザ素子は、屈折率の小さいＰ
‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１に、屈折率の高い
活性層の量子井戸９をサンドイッチにして、導波路を形
成している。導波路内を伝播し得る単純な波はモードと
呼ばれ、モードは固有の速さで導波路内を伝播してい
く。導波路内には共振により一種の定在波が存在する。
導波路内の波を作るには、この定在波に、導波路に沿っ
た方向の一様な速度を付ければよい。そのためにサンド
イッチの中間層がその他の層より高い屈折率を持つこと
が、波を閉じ込めるために必要である。
‐クラッド層７とＮ‐クラッド層１１に、屈折率の高い
活性層の量子井戸９をサンドイッチにして、導波路を形
成している。導波路内を伝播し得る単純な波はモードと
呼ばれ、モードは固有の速さで導波路内を伝播してい
く。導波路内には共振により一種の定在波が存在する。
導波路内の波を作るには、この定在波に、導波路に沿っ
た方向の一様な速度を付ければよい。そのためにサンド
イッチの中間層がその他の層より高い屈折率を持つこと
が、波を閉じ込めるために必要である。
【００１９】そして、電流注入によって常に反転分布が
形成されているならば、反射してきた光によって誘導放
出が起きる。誘導放出した光は、結晶中の原子に吸収さ
れたり、反射鏡を通して外部に光の出力として取り出さ
れる。放出した光の量が、吸収されたり外部に取り出さ
れて消失する光の量より大きくないと、連続的に光を放
出できない。さらに、鏡で反射されて結晶中の原子に戻
ってきた光は誘導放出を助長させるように働かねばなら
ないので、２枚の鏡で囲まれた結晶中に定在波が立って
いる。
形成されているならば、反射してきた光によって誘導放
出が起きる。誘導放出した光は、結晶中の原子に吸収さ
れたり、反射鏡を通して外部に光の出力として取り出さ
れる。放出した光の量が、吸収されたり外部に取り出さ
れて消失する光の量より大きくないと、連続的に光を放
出できない。さらに、鏡で反射されて結晶中の原子に戻
ってきた光は誘導放出を助長させるように働かねばなら
ないので、２枚の鏡で囲まれた結晶中に定在波が立って
いる。
【００２０】上記の動作で、電流注入ストライプ両側ま
たは片側端面の反射率をコーティングまたはモールドに
よって下げれば、導波路内に光が戻りにくくなる。した
がって横方向の誘導放出が抑制される。このため、横方
向の光学的モードに分配されるエネルギーが減るので、
本来の発振方向である縦方向のレーザ発振が妨げられる
ことはない。
たは片側端面の反射率をコーティングまたはモールドに
よって下げれば、導波路内に光が戻りにくくなる。した
がって横方向の誘導放出が抑制される。このため、横方
向の光学的モードに分配されるエネルギーが減るので、
本来の発振方向である縦方向のレーザ発振が妨げられる
ことはない。
【００２１】上記の実施例では、活性層に量子井戸９を
用いた構造で説明したが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の
ＧａＡｓなどバンドギャップが小さい（屈折率が大き
い）半導体層を、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のＡｌＧａ
Ａｓなどバンドギャップが大きい（屈折率が小さい）半
導体で、サンドイッチにしたダブルヘテロ構造のもので
も同様に適用することができる。また、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ系でない材料、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系の材料でも同様に適用することができる。
用いた構造で説明したが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の
ＧａＡｓなどバンドギャップが小さい（屈折率が大き
い）半導体層を、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のＡｌＧａ
Ａｓなどバンドギャップが大きい（屈折率が小さい）半
導体で、サンドイッチにしたダブルヘテロ構造のもので
も同様に適用することができる。また、ＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ系でない材料、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系の材料でも同様に適用することができる。
【００２２】また、電流狭窄の方法は図１に示す方法で
なくてもよい。例えば、Ｐ＋キャップ層にＳｉＮｘの絶
縁層を形成し、その後Ｔｉ層を設ける方法でもよい。ま
た、Ｎ形とＰ形を反転しても同様の効果を得ることがで
きる。また、モールドではなく、横端面に薄膜をコーテ
ィングした構造でもよい。例えば、誘電体による無反射
コーティングなどを用いてもよい。また、モールドまた
はコーティングは光が主に導波される領域、例えば、量
子井戸９とガイド層８、ガイド層１０に施されていれば
よい。また、モールドまたはコーティングは片側端面だ
けでもよい。
なくてもよい。例えば、Ｐ＋キャップ層にＳｉＮｘの絶
縁層を形成し、その後Ｔｉ層を設ける方法でもよい。ま
た、Ｎ形とＰ形を反転しても同様の効果を得ることがで
きる。また、モールドではなく、横端面に薄膜をコーテ
ィングした構造でもよい。例えば、誘電体による無反射
コーティングなどを用いてもよい。また、モールドまた
はコーティングは光が主に導波される領域、例えば、量
子井戸９とガイド層８、ガイド層１０に施されていれば
よい。また、モールドまたはコーティングは片側端面だ
けでもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は上記のよう
に構成されており、素子の光が主に導波される領域であ
る層、すなわち、ガイド層‐活性層‐ガイド層の両端面
または片端面に、モールドまたはコーティングを施して
反射率が充分に低くしてあるので、端面で光が反射され
て導波路内に戻りにくくなり、その結果、横方向の誘導
放出が抑制され、横方向の光学的モードへ分配されるエ
ネルギーが減り、これにより、高出力まで安定したレー
ザ発振を行なうことができる。
に構成されており、素子の光が主に導波される領域であ
る層、すなわち、ガイド層‐活性層‐ガイド層の両端面
または片端面に、モールドまたはコーティングを施して
反射率が充分に低くしてあるので、端面で光が反射され
て導波路内に戻りにくくなり、その結果、横方向の誘導
放出が抑制され、横方向の光学的モードへ分配されるエ
ネルギーが減り、これにより、高出力まで安定したレー
ザ発振を行なうことができる。
【図１】 本発明の半導体レーザ素子の一実施例を示す
図である。
図である。
【図２】 従来の半導体レーザ素子を示す図である。
１…ヒートシンク ２…半田材 ３…Ｐ側電極 ４…Ｎ‐キャップ層 ５…Ｐ＋‐キャップ層 ６…Ｐ‐キャップ層 ７…Ｐ‐クラッド層 ８…ガイド層 ９…量子井戸 １０…ガイド層 １１…Ｎ‐クラッド層 １２…Ｎ‐バッファ層 １３…Ｎ‐ＧａＡｓ基板 １４…Ｎ側電極 １５…ワイヤ １６…樹脂 １７…ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造 １８…電流狭窄層 １９…チップ
Claims (1)
- 【請求項１】Ｐ‐Ｎ接合の順方向に電流を流し、接合付
近へ電子、正孔を注入し再結合させて発光させ、Ｐ‐Ｎ
接合の両端にレーザ発振用の反射面を設けてレーザ発振
させる半導体レーザ素子において、電流注入ストライプ
幅の両側または片側端面に、横方向の誘導放出を抑制す
るモールドまたはコーティングが施されたことを特徴と
する半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000117387A JP2001308445A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000117387A JP2001308445A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308445A true JP2001308445A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18628708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000117387A Pending JP2001308445A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001308445A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7778298B2 (en) | 2005-03-30 | 2010-08-17 | Optoenergy, Inc. | Semiconductor laser device |
| CN104104009A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-15 | 北京工业大学 | 一种p型金属电极制备焊料的半导体激光器 |
| US11437780B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-09-06 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and welding laser light source system |
-
2000
- 2000-04-19 JP JP2000117387A patent/JP2001308445A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7778298B2 (en) | 2005-03-30 | 2010-08-17 | Optoenergy, Inc. | Semiconductor laser device |
| CN104104009A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-15 | 北京工业大学 | 一种p型金属电极制备焊料的半导体激光器 |
| US11437780B2 (en) | 2017-03-16 | 2022-09-06 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and welding laser light source system |
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