JP2003174229A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラマン増幅器などの励起用光源に適し、所望
の発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力するこ
と。 【解決手段】 レーザ光の出射端面に設けた出射側反
射膜１５と該レーザ光の反射端面に設けた反射膜１４と
の間に形成されたＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の
近傍に部分的に設けられた回折格子１３を有し、少なく
とも回折格子１３による波長選択特性によって所望の発
振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置
において、基準結晶面がレーザ光の出射方向に６°の傾
斜角度をもつｎ−ＩｎＰ基板１を用い、レーザ光の出射
端面を、レーザ光の出射方向に垂直な面に対して傾斜角
度の角度分、傾斜して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ラマン増幅器な
どの励起用光源に適した半導体レーザ装置、半導体レー
ザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットをはじめとする様
々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大
容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、
光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０
ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単
一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、
多くの情報を伝達するためには伝送経路に敷設する光フ
ァイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴
ってコストが増加するという問題点があった。

【０００３】そこで、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：
Dense-Wavelength Division Multiplexing）通信方式が
用いられるようになった。このＤＷＤＭ通信方式は、主
にエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium D
oped Fiber Amplifier）を用い、この動作帯域である１
５５０ｎｍ帯において、複数の波長を使用して伝送を行
う方式である。このＤＷＤＭ通信方式あるいはＷＤＭ通
信方式では、１本の光ファイバを用いて複数の異なる波
長の光信号を同時に伝送することから、新たな線路を敷
設する必要がなく、ネットワークの伝送容量の飛躍的な
増加をもたらすことを可能としている。

【０００４】このＥＤＦＡを用いた一般的なＷＤＭ通信
方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍから実用化
され、最近では、利得係数が小さいために利用されてい
なかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかしな
がら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバの
低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で動
作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高ま
っている。

【０００５】ラマン増幅器は、エルビウムのような希土
類イオンを媒体とした光増幅器がイオンのエネルギー準
位によって利得波長帯が決まるのに対し、励起光の波長
によって利得波長帯が決まるという特徴を持ち、励起光
波長を選択することによって任意の波長帯を増幅するこ
とができる。

【０００６】ラマン増幅では、光ファイバに強い励起光
を入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長か
ら約１００ｎｍ程度、長波長側に利得が現れ、この励起
された状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域
の信号光を入射すると、この信号光が増幅されるという
ものである。したがって、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ
通信方式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信
号光のチャネル数をさらに増加させることができる。

【０００７】図４６は、ＷＤＭ通信システムに用いられ
る従来のラマン増幅器の構成を示すブロック図である。
図４６において、ファブリペロー型の半導体発光素子２
８０ａ〜２８０ｄとファイバグレーティング２８１ａ〜
２８１ｄとがそれぞれ対となった半導体レーザモジュー
ル２８２ａ〜２８２ｄは、励起光のもとになるレーザ光
を偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂに出力する。各半
導体レーザモジュール２８２ａ，２８２ｂが出力するレ
ーザ光の波長は同じであるが、偏波合成カプラ１６１ａ
によって異なる偏波面をもった光を合成している。同様
にして、各半導体レーザモジュール２８２ｃ，２８２ｄ
が出力するレーザ光の波長は同じであるが、偏波合成カ
プラ１６１ｂによって異なる偏波面をもった光を合成し
ている。偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂは、それぞ
れ偏波合成したレーザ光をＷＤＭカプラ１６２に出力す
る。なお、偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂから出力
されるレーザ光の波長は異なる。

【０００８】ＷＤＭカプラ１６２は、アイソレータ１６
０を介して偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂから出力
されたレーザ光を合波し、ＷＤＭカプラ１６５を介し、
励起光として増幅用ファイバ１６４に出力する。この励
起光が入力された増幅用ファイバ１６４には、増幅対象
の信号光が、信号光入力ファイバ１６９からアイソレー
タ１６３を介して入力され、励起光と合波してラマン増
幅される。

【０００９】増幅用ファイバ１６４内においてラマン増
幅された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ１６５
およびアイソレータ１６６を介してモニタ光分配用カプ
ラ１６７に入力される。モニタ光分配用カプラ１６７
は、増幅信号光の一部を制御回路１６８に出力し、残り
の増幅信号光を出力レーザ光として信号光出力ファイバ
１７０に出力する。

【００１０】制御回路１６８は、入力された一部の増幅
信号光をもとに各半導体発光素子２８０ａ〜２８０ｄの
発光状態、たとえば光強度を制御し、ラマン増幅の利得
帯域が平坦な特性となるようにフィードバック制御す
る。

【００１１】図４７は、ファイバグレーティングを用い
た半導体レーザモジュールの概要構成を示す図である。
図４７において、この半導体レーザモジュール３０１
は、半導体発光素子３０２と光ファイバ３０３とを有す
る。半導体発光素子３０２は、活性層３２１を有する。
活性層３２１は、一端に光反射面３２２が設けられ、他
端に光出射面３２３が設けられる。活性層３２１内で生
じた光は、光反射面３２２で反射して、光出射面３２３
から出力される。

【００１２】半導体発光素子３０２の光出射面３２３に
は、光ファイバ３０３が配置され、光出射面３２３と光
結合される。光ファイバ３０３内のコア３３２には、光
出射面３２３から所定位置にファイバグレーティング３
３３が形成され、ファイバグレーティング３３３は、特
性波長の光を選択的に反射する。すなわち、ファイバグ
レーティング３３３は、外部共振器として機能し、ファ
イバグレーティング３３３と光反射面３２２との間で共
振器を形成し、ファイバグレーティング３３３によって
選択された特定波長のレーザ光が増幅されて出力レーザ
光３４１として出力される。

【００１３】

【特許文献１】特開平５−１４５１９４号公報

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た半導体レーザモジュール３０１（２８２ａ〜２８２
ｄ）は、ファイバグレーティング３３３と半導体発光素
子３０２との間隔が長いため、ファイバグレーティング
３３３と光反射面３２２との間の共振によって相対強度
雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）が大きくな
る。ラマン増幅では、増幅の生じる過程が早く起こるた
め、励起光強度が揺らいでいると、ラマン利得も揺らぐ
ことになり、このラマン利得の揺らぎがそのまま増幅さ
れた信号強度の揺らぎとして出力されてしまい、安定し
たラマン増幅を行わせることができないという問題点が
あった。

【００１５】ここで、ラマン増幅器としては、図４６に
示したラマン増幅器のように信号光に対して後方から励
起する後方励起方式のほかに、信号光に対して前方から
励起する前方励起方式および双方向から励起する双方向
励起方式がある。現在、ラマン増幅器として多用されて
いるのは、後方励起方式である。その理由は、弱い信号
光が強い励起光とともに同方向に進行する前方励起方式
が、ファイバグレーティングを用いた半導体レーザモジ
ュールにおいて、励起光強度が揺らぐという問題がある
からである。したがって、前方励起方式にも適用できる
安定した励起光源の出現が要望されている。すなわち、
従来のファイバグレーティングを用いた半導体レーザモ
ジュールを用いると、適用できる励起方式が制限される
という問題点があった。

【００１６】また、上述した半導体レーザモジュール３
０１は、ファイバグレーティング３３３を有した光ファ
イバ３０３と、半導体発光素子３０２とを光結合する必
要があり、共振器内における機械的な光結合であるため
に、レーザの発振特性が機械的振動などによって変化し
てしまうおそれがあり、安定した励起光を提供すること
ができない場合が生じるという問題点があった。

【００１７】さらに、ラマン増幅器におけるラマン増幅
では、信号光の偏波方向と励起光の偏波方向とが一致す
ることを条件としている。すなわち、ラマン増幅では、
増幅利得の偏波依存性があり、信号光の偏波方向と励起
光の偏波方向とのずれによる影響を小さくする必要があ
る。ここで、後方励起方式の場合、信号光は、伝搬中に
偏波がランダムとなるため、問題は生じないが、前方励
起方式の場合、偏波依存性が強く、励起光の直交偏波合
成、デポラライズなどによって偏波依存性を小さくする
必要がある。すなわち、偏光度（ＤＯＰ：Degree Of Po
larization）を小さくする必要がある。

【００１８】ここで、一般に半導体レーザ装置は化合物
半導体材料によって形成されるが、この化合物半導体材
料は屈折率が高いため、劈開によって形成された空気と
接する劈開端面の反射率は３０％程度になる。反射率が
高いことは、ファブリペロー型の共振器にとっては好都
合であるが、回折格子を内蔵するタイプの半導体レーザ
装置では、出射側反射膜の反射率を極力低減することに
よって、ファブリペローモードの発振を抑制する必要が
ある。

【００１９】この出射側反射膜の反射率の低減方法とし
ては、端面に反射防止膜を形成する方法があるが、一般
に１％より小さく、好ましくは０．５％未満、さらに好
ましくは０．１％未満の反射率を達成することは、反射
防止膜の膜厚制御の観点から難しく、しかもある程度広
帯域にわたって反射率０．１％未満を実現することは困
難である。この結果、回折格子を内蔵する半導体レーザ
装置では、不要なファブリペローモードの発振が選択さ
れ、所望の発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力
することができないという問題点があった。

【００２０】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
ラマン増幅器などの励起用光源に適し、所望の発振波長
のレーザ光を安定かつ高効率に出力することができる半
導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを
用いたラマン増幅器を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光の
出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に
設けた第２反射膜との間に形成された活性層に沿った近
傍に部分的に設けられた回折格子を有し、少なくとも該
回折格子による波長選択特性によって所望の発振縦モー
ドをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装置におい
て、基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜
角度をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半導体基板
上に前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子が設けら
れた前記レーザ光の出射端面および／または前記レーザ
光の反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に
対して前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成されること
を特徴とする。

【００２２】この請求項１の発明によれば、基準結晶面
が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜角度をもつ半導
体基板を用い、少なくとも該半導体基板上に前記活性層
を結晶成長させ、前記回折格子が設けられた前記レーザ
光の出射端面および／または前記レーザ光の反射端面
は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に対して前記傾
斜角度の角度分、傾斜して形成され、レーザ光が出射端
面あるいは反射端面によって反射することによって生じ
る不要なファブリペローモードの発振を抑制し、前記回
折格子による波長選択を確実に行うようにしている。さ
らに、高出力動作が実現できる。

【００２３】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、レーザ光を発光する活性層の出力側または反射側あ
るいは出力側および反射側の双方に回折格子を設け、少
なくとも該回折格子による波長選択特性によって所望の
発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導体レーザ装
置において、基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所
定の傾斜角度をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半
導体基板上に前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子
が設けられた前記レーザ光の出射端面および／または前
記レーザ光の反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂
直な面に対して前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成さ
れることを特徴とする。

【００２４】この請求項２の発明によれば、基準結晶面
が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜角度をもつ半導
体基板を用い、少なくとも該半導体基板上に前記活性層
を結晶成長させ、前記回折格子が設けられた前記レーザ
光の出射端面および／または前記レーザ光の反射端面
は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に対して前記傾
斜角度の角度分、傾斜して形成され、レーザ光が出射端
面あるいは反射端面によって反射することによって生じ
る不要なファブリペローモードの発振を抑制し、前記回
折格子による波長選択を確実に行うようにしている。さ
らに、ファブリペローモードの発振抑制により、キンク
のない安定動作が達成され、高出力動作が実現できる。

【００２５】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、前記回折格子は、前記レーザ
光の出射端面側に設けられ、前記レーザ光の反射端面
は、前記レーザ光の出射方向に垂直であることを特徴と
する。

【００２６】この請求項３の発明によれば、前記レーザ
光の出射端面側に回折格子を設け、この出射端面側を傾
斜角度の角度分傾斜させ、前記レーザ光の反射端面を、
前記レーザ光の出射方向に垂直な面とし、出射端面側で
は、回折格子によってレーザ光を反射させるとともに、
反射端面側では、第２反射膜によってレーザ光を反射さ
せ、出射端面における反射をなくし、不要なファブリペ
ローモードの発振を抑止している。

【００２７】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、前記回折格子は、前記レーザ
光の出射端面側および前記レーザ光の反射端面側に設け
られることを特徴とする。

【００２８】この請求項４の発明によれば、前記回折格
子は、前記レーザ光の出射端面側および前記レーザ光の
反射端面側の双方に回折格子を設けるとともに、出射端
面および反射端面の双方に傾斜をもたせ、各回折格子に
よって活性層内に発生したレーザ光を反射させ、第１反
射膜および第２反射膜の反射によって生じる不要なファ
ブリペローモードの発振を抑止している。

【００２９】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、前記回折格子は、前記レーザ
光の反射端面側に設けられ、前記レーザ光の出射端面
は、前記レーザ光の出射方向に垂直であることを特徴と
する。

【００３０】この請求項５の発明によれば、前記レーザ
光の反射端面側に回折格子を設けるとともに、反射端面
に傾斜をもたせ、前記レーザ光の出射端面を、前記レー
ザ光の出射方向に垂直な面とし、第２反射膜によって反
射率をたとえば０．１％未満を達成するようにし、第２
反射膜の反射によって生じる不要なファブリペローモー
ドの発振を抑止している。

【００３１】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、前記傾斜角度の値は、３°以
上、１５°以内であることを特徴とする。

【００３２】この請求項６の発明によれば、半導体基板
の傾斜角度の値を、３°以上、１５°以内とし、レーザ
光の出射端面および／または反射端面において、レーザ
光の出射方向に垂直な面に対して、この値の角度を持た
せるようにし、出射端面および／または反射端面の反射
によって生じる不要なファブリペローモードの発振を抑
止している。

【００３３】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、前記回折格子は、複数の当該
半導体レーザ装置を半導体基板上に一括形成して製造す
る際、該回折格子を対向配置させ、隣接した１つの回折
格子として形成し、および／または前記レーザ光の出射
方向に垂直な面を形成するエッチング領域を隣接した１
つのエッチング領域として形成することを特徴とする。

【００３４】この請求項７の発明によれば、前記回折格
子を、複数の当該半導体レーザ装置を半導体基板上に一
括形成して製造する際、該回折格子を対向配置させ、隣
接した１つの回折格子として形成し、および／または前
記レーザ光の出射方向に垂直な面を形成するエッチング
領域を隣接した１つのエッチング領域として形成し、回
折格子および／またはエッチング領域を効率的に形成す
るようにしている。

【００３５】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、前記所望の発振縦モードの本
数は、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含まれ
ることを特徴とする。

【００３６】この請求項８の発明によれば、前記回折格
子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モードの
本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含ま
れるようにし、高出力のレーザ光を出力するようにして
いる。

【００３７】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、前記レーザ光の出射側端面に
形成される前記回折格子は、回折格子長が３００μｍ以
下であることを特徴とする。

【００３８】この請求項９の発明によれば、前記レーザ
光の出射側端面に形成される前記回折格子の回折格子長
を３００μｍ以下としている。

【００３９】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、前記レーザ光の出射側端面
に形成される前記回折格子の回折格子長は、前記共振器
長の（３００／１３００）倍の値以下であることを特徴
とする。

【００４０】この請求項１０の発明によれば、前記レー
ザ光の出射側端面に形成される前記回折格子の回折格子
長を、前記共振器長の（３００／１３００）倍の値以下
としている。

【００４１】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、前記レーザ光の出射側端面
に形成される前記回折格子は、該回折格子の結合係数と
回折格子長との乗算値が０．３以下であることを特徴と
する。

【００４２】この請求項１１の発明によれば、前記レー
ザ光の出射側端面に形成される前記回折格子は、該回折
格子の結合係数と回折格子長との乗算値を０．３以下と
し、駆動電流−光出力特性の線形性を良好にし、光出力
の安定性を高めるようにしている。

【００４３】また、請求項１２にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、グレーテ
ィング周期をランダムあるいは所定周期で変化させたこ
とを特徴とする。

【００４４】この請求項１２の発明によれば、前記回折
格子は、グレーティング周期をランダムあるいは所定周
期で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生さ
せ、発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしてい
る。

【００４５】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、前記第１反射膜と前記第２
反射膜との間に形成された活性層によって形成された共
振器の長さは、８００μｍ以上であることを特徴とす
る。

【００４６】この請求項１３の発明によれば、前記第１
反射膜と前記第２反射膜との間に形成された活性層によ
って形成された共振器の長さを、８００μｍ以上とし、
高出力動作を可能としている。

【００４７】また、請求項１４にかかる半導体レーザ装
置は、レーザ光の出射端面と該レーザ光の反射端面との
間に形成された活性層の近傍に沿って部分的に設けられ
た回折格子を有し、少なくとも該回折格子による波長選
択特性によって所望の発振縦モードをもつレーザ光を出
力する半導体レーザ装置において、前記出射端面が形成
する面に対する法線は、前記レーザ光の出射方向に対し
て傾斜することを特徴とする。

【００４８】この請求項１４の発明によれば、出射端面
を傾斜させ、不要なファブリペローモードの発振を抑制
するようにしている。

【００４９】また、請求項１５にかかる半導体レーザ装
置は、レーザ光の出射端面と該レーザ光の反射端面との
間に形成された活性層の近傍に沿って部分的に設けられ
た回折格子を有し、少なくとも該回折格子による波長選
択特性によって所望の発振縦モードをもつレーザ光を出
力する半導体レーザ装置において、前記反射端面が形成
する面に対する法線は、前記レーザ光の出射方向に対し
て傾斜することを特徴とする。

【００５０】この請求項１５の発明によれば、反射端面
を傾斜させ、不要なファブリペローモードの発振を抑制
するようにしている。

【００５１】また、請求項１６にかかる半導体レーザ装
置は、レーザ光の出射端面と該レーザ光の反射端面との
間に形成された活性層の近傍に沿って部分的に設けられ
た回折格子を有し、少なくとも該回折格子による波長選
択特性によって所望の発振縦モードをもつレーザ光を出
力する半導体レーザ装置において、前記出射端面および
前記反射端面が形成する面に対する法線は、前記レーザ
光の出射方向に対してそれぞれ傾斜することを特徴とす
る。

【００５２】この請求項１６の発明によれば、出射端面
および反射端面を傾斜させ、不要なファブリペローモー
ドの発振を抑制するようにしている。

【００５３】また、請求項１７にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記出射端面および／また
は前記反射端面が形成する面は、前記活性層が形成する
面に対して垂直であることを特徴とする。

【００５４】この請求項１７の発明によれば、出射端面
および／または反射端面を活性層に対して垂直とし、か
つレーザ光の出射方向に対して傾斜させ、不要なファブ
リペローモードの発振を抑制するようにしている。

【００５５】また、請求項１８にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記出射端面および／また
は前記反射端面が形成する面は、活性層が形成する面に
対して傾斜していることを特徴とする。

【００５６】この請求項１８の発明によれば、出射端面
および／または反射端面の傾斜を、出射端面および／ま
たは反射端面を活性層に対して傾斜させることで実現し
ている。

【００５７】また、請求項１９にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記所望の発振縦モードの
本数は、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含ま
れることを特徴とする。

【００５８】この請求項１９の発明によれば、前記回折
格子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モード
の本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含
まれるようにし、高出力のレーザ光を出力するようにし
ている。

【００５９】また、請求項２０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、回折格子
長が３００μｍ以下であることを特徴とする。

【００６０】この請求項２０の発明によれば、第１反射
膜側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、３００
μｍ以下としている。

【００６１】また、請求項２１にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子の回折格子長
は、前記共振器長の（３００／１３００）倍の値以下で
あることを特徴とする。

【００６２】この請求項２１の発明によれば、反射端面
側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、前記共振
器長の（３００／１３００）倍の値以下としている。

【００６３】また、請求項２２にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、該回折格
子の結合係数と回折格子長との乗算値が０．３以下であ
ることを特徴とする。

【００６４】この請求項２２の発明によれば、前記回折
格子は、該回折格子の結合係数と回折格子長との乗算値
が０．３以下とし、駆動電流−光出力特性の線形性を良
好にし、光出力の安定性を高めるようにしている。

【００６５】また、請求項２３にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、グレーテ
ィング周期をランダムあるいは所定周期で変化させたこ
とを特徴とする。

【００６６】この請求項２３の発明によれば、前記回折
格子のグレーティング周期をランダムあるいは所定周期
で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生させ、
発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしている。

【００６７】また、請求項２４にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記反射端面と前記出射端
面との間に形成された活性層によって形成された共振器
の長さは、８００μｍ以上であることを特徴とする。

【００６８】この請求項２４の発明によれば、前記反射
端面と前記出射端面との間に形成された活性層によって
形成された共振器の長さを、８００μｍ以上とし、高出
力動作を可能としている。

【００６９】また、請求項２５にかかる半導体レーザモ
ジュールは、請求項１〜２４のいずれか一つに記載の半
導体レーザ装置と、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行う光結合レ
ンズ系とを備えたことを特徴とする。

【００７０】この請求項２５の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて該
半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていない
ため、光軸合わせなどを行う必要がなく、半導体レーザ
モジュールの組立が容易になるとともに、機械的振動な
どによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安定
したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力し、さら
に低コスト化を実現することができる。

【００７１】また、請求項２６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
置の温度を制御する温度制御装置と、前記光結合レンズ
系内に配置され、光ファイバ側からの反射戻り光の入射
を抑制するアイソレータと、をさらに備えたことを特徴
とする。

【００７２】この請求項２６の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いてい
るため、インライン式のファイバ型と異なり、偏波無依
存アイソレータを使用することができ、挿入損失が小さ
く、さらにＲＩＮが小さい半導体レーザモジュールを実
現することができる。

【００７３】また、請求項２７にかかるラマン増幅器
は、請求項１〜２４のいずれか一つに記載の半導体レー
ザ装置、あるいは請求項２５または２６に記載の半導体
レーザモジュールを広帯域ラマン増幅用の励起光源とし
て用いたことを特徴とする。

【００７４】この請求項２７の発明によれば、請求項１
〜２４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置、ある
いは請求項２５または２６に記載の半導体レーザモジュ
ールを広帯域ラマン増幅用の励起光源として用い、上述
した各半導体レーザ装置あるいは各半導体レーザモジュ
ールの作用効果を奏するようにしている。

【００７５】また、請求項２８にかかるラマン増幅器
は、請求項１〜２４のいずれか一つに記載の半導体レー
ザ装置、あるいは請求項２５または２６に記載の半導体
レーザモジュールは、広帯域ラマン増幅用の励起光源で
あって、前方励起用光源あるいは双方向励起方式におけ
る前方励起用光源として用いられることを特徴とする。

【００７６】この請求項２８の発明によれば、請求項１
〜２４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置、ある
いは請求項２５または２６に記載の半導体レーザモジュ
ールを、広帯域ラマン増幅用の励起光源であって、前方
励起用光源あるいは双方向励起方式における前方励起用
光源として用い、上述した各半導体レーザ装置あるいは
各半導体レーザモジュールの作用効果を奏するようにし
ている。

【００７７】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュー
ルおよびラマン増幅器の好適な実施の形態について説明
する。

【００７８】(実施の形態１)まず、この発明の実施の形
態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態
１である半導体レーザ装置を斜めからみた破断図であ
る。図２は、図１に示した半導体レーザ装置の長手方向
の縦断面図である。また、図３は、図２に示した半導体
レーザ装置のＡ−Ａ線断面図である。図１〜図３におい
て、この半導体レーザ装置２０は、ｎ−ＩｎＰ基準結晶
面（１００）面からレーザ光の出射方向に対して所定角
度、ここでは６°の傾斜角度をもつｎ−ＩｎＰ基板１が
用いられ、この傾斜角度をもった（１００）面上に、順
次、ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層とを
兼ねたｎ−ＩｎＰクラッド層２、圧縮歪みをもつＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ（Graded Index-Separate Confinem
ent Heterostructure Multi Quantum Well）活性層３、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層６、お
よびＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７が積層された構造を
有する。ここで、レーザ光の出射側の劈開面１５ａは、
レーザ光の出射方向に垂直な垂直面に対して、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１の傾斜角度の分、傾斜する。一方、レーザ光の
反射側の劈開面１４ａは、同様に、ｎ−ＩｎＰ基板１の
傾斜角度分、劈開面１５ａに平行に傾斜するが、レーザ
光の反射側は、エッチングによって、レーザ光の出射方
向に垂直なエッチング面１４ｂが形成される。

【００７９】ｐ−ＩｎＰスペーサ層４内には、膜厚２０
ｎｍを有し、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の出射
側の劈開面１５ａから反射膜１４側に向けて長さＬｇ＝
５０μｍの回折格子１３が設けられ、この回折格子１３
は、ピッチ約２２０ｎｍで周期的に形成され、中心波長
１．４８μｍのレーザ光を波長選択する。ここで、回折
格子１３は、回折格子の結合係数κと回折格子長Ｌｇと
の乗算値を０．３以下とすることによって、駆動電流−
光出力特性の線形性を良好にし、光出力の安定性を高め
ている（特願２００１−１３４５４５参照）。また、共
振器長Ｌが１３００μｍの場合、回折格子長Ｌｇが約３
００μｍ以下のときに複数の発振縦モード数で発振する
ので、回折格子長Ｌｇは３００μｍ以下とすることが好
ましい。ところで、共振器長Ｌの長短に比例して、発振
縦モード間隔も変化するため、回折格子長Ｌｇは、共振
器長Ｌに比例した値となる。すなわち、回折格子長Ｌ
ｇ：共振器長Ｌ＝３００：１３００の関係を維持するた
め、回折格子長Ｌｇが３００μｍ以下で複数の発振縦モ
ードが得られる関係は、 Ｌｇ×（１３００（μｍ）／Ｌ）≦３００（μｍ） として拡張することができる。すなわち、回折格子長Ｌ
ｇは、共振器長Ｌとの比を保つように設定され、共振器
長Ｌの（３００／１３００）倍の値以下としている（特
願２００１−１３４５４５参照）。この回折格子１３を
含むｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層３、およびｎ−ＩｎＰバッファ層２の上部は、
メサストライプ状に加工され、メサストライプの長手方
向の両側には、電流ブロッキング層として形成されたｐ
−ＩｎＰブロッキング層８とｎ−ＩｎＰブロッキング層
９とによって埋め込まれている。また、ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層７の上面には、ｐ側電極１０が形成され、
ｎ−ＩｎＰ基板１の下面には、ｎ側電極１１が形成され
る。

【００８０】半導体レーザ装置２０の長手方向の一端面
である光反射端面には、反射率８０％以上、好ましくは
９８％以上の高光反射率をもつ反射膜１４が形成され、
他端面である光出射端面には、５％以下、好ましくは１
％以下の低光反射率をもつ出射側反射膜１５が形成され
る。反射膜１４と回折格子１３出射側反射膜１５とによ
って形成された光共振器のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３内に発生した光は、反射膜１４によって反射し、
出射側反射膜１５を介し、レーザ光として出射される
が、この際、回折格子１３によって出射光の波長が選択
される。

【００８１】劈開面１５ａおよび出射側反射膜１５は、
レーザ光の出射方向に垂直な垂直面に対して傾斜してい
ることから、劈開面１５ａおよび出射側反射膜１５によ
る総合反射率を０．１％未満とすることができる。この
総合反射率を０．１％とすると、回折格子１３から出力
されたレーザ光は、９９％が透過出力され、０．１％が
反射するが、この０．１％の反射光は、劈開面１５ａお
よび出射側反射膜１５が傾斜していることから、ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３には戻らない。したがっ
て、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３内で発生した光
は、回折格子１３のみによってＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層３内に戻ることになる。このため、ファブリペ
ローモードによって発生するレーザ光の発振が抑制さ
れ、回折格子１３によって選択された波長のレーザ光が
効率良く出力される。この結果、注入電流−レーザ出力
特性（ＩＬ特性）におけるキンクをなくし、安定発振動
作を実現することができる。

【００８２】なお、この実施の形態１における半導体レ
ーザ装置２０は、ラマン増幅器の励起用光源として用い
られることを前提とし、その発振波長λ0は、１１００
ｎｍ〜１５５０ｎｍであり、共振器長Ｌは、８００μｍ
以上３２００μｍ以下としている。ところで、一般に、
半導体レーザ装置の共振器によって発生する縦モードの
モード間隔Δλは、実効屈折率を「ｎ」とすると、次式
で表すことができる。すなわち、 Δλ＝λ02／（２・ｎ・Ｌ） である。ここで、発振波長λ0を１４８０μｍとし、実
効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍの
とき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍと
なり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモー
ド間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器
長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλ
は狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための
選択条件が厳しくなる。

【００８３】一方、回折格子１３は、そのブラッグ波長
によって発振縦モードを選択する。この回折格子１３に
よる選択波長特性は、図４に示す発振波長スペクトル３
０として表される。

【００８４】図４に示すように、この実施の形態１で
は、回折格子１３を有した半導体レーザ装置２０による
発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈで示される波長
選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるようにし
ている。従来のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflrecto
r）半導体レーザ装置あるいはＤＦＢ（Distributed Fee
dback）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８００μ
ｍ以上とすると、単一縦モード発振が困難であったた
め、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用い
られなかった。しかしながら、この実施の形態１の半導
体レーザ装置２０では、共振器長Ｌを積極的に８００μ
ｍ以上とすることによって、発振波長スペクトルの半値
幅Δλｈ内に複数の発振縦モードを含ませてレーザ出力
するようにしている。図４では、発振波長スペクトルの
半値幅Δλｈ内に３つの発振縦モード３１〜３３を有し
ている。

【００８５】複数の発振縦モードを有するレーザ光を用
いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合に比し
て、レーザ出力のピーク値を抑えて、高いレーザ出力値
を得ることができる。たとえば、この実施の形態１に示
した半導体レーザ装置では、図５（ｂ）に示すプロファ
イルを有し、低いピーク値で高レーザ出力を得ることが
できる。これに対し、図５（ａ）は、同じレーザ出力を
得る場合の単一縦モード発振の半導体レーザ装置のプロ
ファイルであり、高いピーク値を有している。

【００８６】ここで、半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起用光源として用いる場合、ラマン利得を大きくす
るために励起光出力パワーを増大することが好ましい
が、そのピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱が発生
し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘導ブリ
ルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生する閾
値Ｐthを有し、同じレーザ出力パワーを得る場合、図５
（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、そ
のピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散乱
の閾値Ｐth内で、高い励起光出力パワーを得ることがで
き、その結果、高いラマン利得を得ることが可能とな
る。

【００８７】また、発振縦モード３１〜３３の波長間隔
（モード間隔）Δλは、０．１ｎｍ以上としている。こ
れは、半導体レーザ装置２０をラマン増幅器の励起用光
源として用いる場合、モード間隔Δλが０．１ｎｍ以下
であると、誘導ブリルアン散乱が発生する可能性が高く
なるからである。この結果、上述したモード間隔Δλの
式によって、上述した共振器長Ｌが３２００μｍ以下で
あることが好ましいことになる。

【００８８】このような観点から、発振波長スペクトル
３０の半値幅Δλｈ内に含まれる発振縦モードの本数
は、複数であることが望ましい。ところで、ラマン増幅
では、増幅利得に偏波依存性があるため、信号光の偏波
方向と励起光の偏波方向とのずれによる影響を小さくす
る必要がある。このための方法として、励起光を無偏光
化（デポラライズ）する方法があり、具体的には、２台
の半導体レーザ装置２０からの出力光を偏波合成カプラ
を用いて偏波合成する方法のほか、デポラライザとして
所定長の偏波面保持ファイバを用いて、１台の半導体レ
ーザ装置２０から出射されたレーザ光を、この偏波面保
持ファイバに伝搬させる方法がある。無偏光化の方法と
して、後者の方法を使用する場合には、発振縦モードの
本数が増大するに従ってレーザ光のコヒーレンシーが低
くなるので、無偏光化に必要な偏波面保持ファイバの長
さを短くすることができる。特に、発振縦モードが４，
５本となると、急激に、必要な偏波面保持ファイバの長
さが短くなる。従って、ラマン増幅器に使用するために
半導体レーザ装置２０から出射されるレーザ光を無偏光
化する場合に、２台の半導体レーザ装置の出射光を偏波
合成して利用しなくても、１台の半導体レーザ装置２０
の出射レーザ光を無偏光化して利用することが容易とな
るので、ラマン増幅器に使用される部品数の削減、小型
化を促進することができる。

【００８９】ここで、発振波長スペクトル幅が広すぎる
と、波長合成カプラによる合波ロスが大きくなるととも
に、発振波長スペクトル幅内における波長の動きによっ
て、雑音や利得変動を発生させることになる。このた
め、発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈは、３ｎｍ
以下、好ましくは２ｎｍ以下とする必要がある。

【００９０】さらに、従来の半導体レーザ装置では、図
２３に示したように、ファイバグレーティングを用いた
半導体レーザモジュールとしていたため、ファイバグレ
ーティング２３３と光反射面２２２との間の共振によっ
て相対強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマ
ン増幅を行うことができないが、この実施の形態１に示
した半導体レーザ装置２０では、ファイバグレーティン
グ２３３を用いず、出射側反射膜１５から出射したレー
ザ光をそのまま、ラマン増幅器の励起用光源として用い
ているため、相対強度雑音が小さくなり、その結果、ラ
マン利得の揺らぎが小さくなり、安定したラマン増幅を
行わせることができる。

【００９１】また、図２３に示した半導体レーザモジュ
ールでは、共振器内に機械的な結合を必要とするため、
振動などによってレーザの発振特性が変化する場合が発
生するが、この実施の形態１の半導体レーザ装置では、
機械的な振動などによるレーザの発振特性の変化がな
く、安定した光出力を得ることができる。

【００９２】ここで、図６を参照して、上述した半導体
レーザ装置の製造方法について説明する。図６は、図１
に示した半導体レーザ装置の製造工程を説明する図であ
る。図６（ａ）において、まず、６°の傾斜角度をもつ
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ス
ペーサ層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層６、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層７を形成する。ここで、ｐ−ＩｎＰス
ペーサ層４の形成を形成した後、メサ形状のエッチング
処理が施され、このエッチングされた領域に、ｐ−Ｉｎ
Ｐブロッキング層８およびｎ−ＩｎＰブロッキング層９
が順次埋め込まれ、電流ブロッキング層が形成される。
また、ｐ−ＩｎＰスペーサ層４には、回折格子１３が形
成されるが、製造工程では、各半導体レーザ装置２０の
出射側が交互に向かい合う対向配置されており、向かい
合った回折格子１３は、ｎ−ＩｎＰ基板１上で一括配置
された回折格子１３ｗとして形成される。この回折格子
１３ｗは、この回折格子１３ｗの中央に劈開面Ｃ１３が
通るように形成される。なお、劈開面Ｃ１３は、図２に
示した劈開面１４ａ，１５ａに対応する。その後、マス
クとして機能するＳｉＮ層２６を、ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層７上に形成する（図６（ａ））。このＳｉＮ層
２６は、反射膜１４側の垂直面であるエッチング面１４
ｂを形成するエッチング領域２５を形成するためのマス
クである。

【００９３】その後、リアクティブイオンエッチング
（ＲＩＥ）やリアクティブイオンビームエッチング（Ｒ
ＩＢＥ）あるいはウェットエッチングによって、エッチ
ング領域２５を形成する（図６（ｂ））。このエッチン
グ領域２５の深さは、ｎ−ＩｎＰ基板１の上部まで達す
る。また、このエッチング領域２５の幅は、エッチング
面１４ｂが垂直となるエッチングを可能とする幅であ
る。その後、図６（ｃ）に示すように、ＳｉＮ層２６を
除去し、この除去後のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７の
上面に、フォトリソグラフィ、ＥＢ蒸着などの周知の技
術を用いて、ｐ側電極１０が形成される。さらに、ｎ−
ＩｎＰ基板１の下面にｎ側電極が形成され、劈開面Ｃ１
１〜Ｃ１３によって劈開され、半導体ウェハＷ上におい
て、半導体レーザ装置２０（ＬＤ）の長手方向が互いに
隣接したレーザバーＬＢ１〜ＬＢ３が形成される（図７
参照）。この際、劈開面Ｃ１１〜Ｃ１３は、傾斜角度分
の角度をもって劈開され、ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成さ
れた各層も同じ傾斜角度分の角度をもって劈開されるこ
とになる。この場合、上述したように、劈開面Ｃ１１，
Ｃ１３は、回折格子１３ｗの中央であり、劈開面Ｃ１２
は、エッチング領域２５の幅の中央近傍である。その
後、劈開面Ｃ１１〜Ｃ１３（１４ａ，１５ａ）およびエ
ッチング面１４ｂに対して、反射膜１４および出射側反
射膜１５を形成することによって、半導体レーザ装置２
０が形成される。

【００９４】なお、図７に示すように、エッチング領域
２５は、各レーザバーＬＢ１〜ＬＢ３の長手方向に沿っ
て、半導体ウェハＷ上において一括形成される。ここ
で、劈開後の半導体レーザ装置の出射側端面は、半導体
ウェハＷ上において対向配置されるため、図６（ｃ）に
示すように、劈開面Ｃ１２，Ｃ１３によって、図１〜図
３に示した半導体レーザ装置２０が形成されるととも
に、長手方向に隣接する半導体レーザ装置２１が形成さ
れる。この半導体レーザ装置２１の出射側端面は、レー
ザ光の出射方向に垂直な垂直面に対して６°の傾斜を形
成するが、半導体レーザ装置２０の出射側端面と異な
り、逆メサ形状となる。しかし、出射されるレーザ光の
戻りをなくすという機能を発揮する点に関しては同じで
ある。

【００９５】この実施の形態１では、出射側端面が、レ
ーザ光の出射方向に垂直な垂直面に対して傾斜角度分傾
斜していることから、出射側端面における反射戻りをな
くすことができ、不要なファブリペローモードの発振を
抑制し、回折格子１３による発振波長の選択が行われ、
レーザ出力効率を高めることができるとともに、所望の
発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力することが
できる。

【００９６】さらに、半導体レーザ装置２０が回折格子
１３によって波長選択を行い、発振波長を１１００μｍ
〜１５５０μｍ帯とし、共振器長Ｌを８００μｍ〜３２
００μｍ帯とすることによって、発振波長スペクトル３
０の半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モード、好ましくは
３本以上、さらに好ましくは４本以上の発振縦モードを
もつレーザ光を出力するようにしているので、ラマン増
幅器の励起用光源として用いた場合に、誘導ブリルアン
散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得る
ことができる。

【００９７】また、ファイバグレーティングを用いた半
導体レーザモジュールのように、ファイバグレーティン
グをもつ光ファイバと半導体発光素子との光結合を共振
器内において行わないので、組立が容易となり、機械的
振動などによる不安定出力を回避することができる。

【００９８】なお、上述した実施の形態１では、出射側
反射膜１５側に回折格子１３を設けるようにしていた
が、これに限らず、反射膜１４側あるいは反射膜１４側
および出射側反射膜１５側の双方に回折格子を設けるよ
うにしてもよい。この場合、反射膜１４側の回折格子
は、波長選択性を持たせるとともに反射特性とを持たせ
るため、結合係数κと回折格子長Ｌｇとの積は、大きな
値、たとえば「２」以上に設定するとよい。

【００９９】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、出射側端面のみを傾斜させ、反射側端面を、エッチ
ング処理によってレーザ光の出射方向に垂直な面に形成
していたが、この実施の形態２では、出射側端面のみな
らず、反射側端面をも傾斜させ、かつ反射側端面側にも
回折格子を設けている。

【０１００】図８は、この発明の実施の形態２である半
導体レーザ装置の長手方向の縦断面図である。図８にお
いて、この半導体レーザ装置は、劈開面１４ａが有する
傾斜角度をそのまま反射側端面に設けている。さらに、
実施の形態１における回折格子１３に対応する回折格子
１３ａのほかに、出射側端面の近傍に回折格子１３ｂを
設けている。その他の構造は、実施の形態１と同じであ
り、同一構成部分には同一符号を付している。

【０１０１】この場合、さらに各回折格子１３ａ，１３
ｂの結合係数κと回折格子長Ｌｇａ，Ｌｇｂとの積を変
化させることによって、所望の発振波長スペクトル３０
の半値幅Δλｈを得ることができ、この半値幅Δλｈ内
に複数の発振縦モードをもったレーザ光を発振させるこ
とができる。また、回折格子１３ｂの結合係数κと回折
格子長Ｌｇｂとの積を、回折格子１３ａの結合係数κと
回折格子長Ｌｇａとの積に比して大きくすることによっ
て、例えば積κ・Ｌｇｂ＝３程度とすることによって、
回折格子１３ａ自体によってレーザ光のほとんどを反射
することができ、高効率の半導体レーザ装置を実現する
ことができる。さらに、回折格子１３ａの結合係数κと
回折格子長Ｌｇａとの積を小さな値、たとえば積κ・Ｌ
ｇａ＝０．１程度にすることによって、レーザ光の出射
効率が高まり、結果的に高効率のレーザ出力を実現する
ことができる。

【０１０２】すなわち、この実施の形態２では、回折格
子１３ｂの結合係数κと回折格子長Ｌｇｂとの積を適切
な値に設定することによって、回折格子１３ｂ自体によ
ってレーザ光のほとんどを反射させることができるた
め、反射側端面の劈開面１３ｂを傾斜角度を持たせたま
まとすることができる。この結果、エッチング領域２５
を形成する工程を省くことができる。なお、回折格子Ｌ
ｇｂの形成は、回折格子Ｌｇａの形成と同時に行うこと
ができる。

【０１０３】これによって、回折格子１３ａ，１３ｂに
よる波長選択特性を満足させつつ、反射膜１４および出
射側反射膜１５によるファブリペロー型共振器の影響を
小さくし、不要なファブリペローモードの発振を抑制
し、回折格子１３ａ，１３ｂによる発振波長の選択が行
われ、レーザ出力効率を高めることができるとともに、
所望の発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力する
ことができる。

【０１０４】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３について説明する。上述した実施の形態１で
は、出射側反射膜１５側に回折格子１３を設けるととも
に、出射側端面に傾斜角度を与え、また、実施の形態２
では、反射膜１４側にも回折格子１３ｂを設け、出射側
端面および反射側端面の双方に傾斜角度を与えるように
していたが、この実施の形態３では、反射膜１４側のみ
に回折格子１３ｂを設け、反射側端面にのみ傾斜角度を
与えるようにしている。

【０１０５】図９は、この発明の実施の形態３である半
導体レーザ装置の長手方向の縦断面図である。図９にお
いて、この半導体レーザ装置は、劈開面１４ａが有する
傾斜角度をそのまま反射側端面に設けている。さらに、
実施の形態１における回折格子１３に対応する回折格子
１３ａのほかに、出射側端面の近傍に回折格子１３ｂを
設けている。その他の構造は、実施の形態１と同じであ
り、同一構成部分には同一符号を付している。一方、出
射側端面は、実施の形態１における反射側端面と同様
に、レーザ光の出射方向に垂直な面をエッチングによっ
て形成する。したがって、出射側端面の反射率は、劈開
面１５ｂと出射側反射膜１５とによって形成される総合
の反射率によって決定されることになる。この総合の反
射率は、１．５％未満程度とすることが望ましい。一
方、反射側端面においては、回折格子１３ｂの結合係数
κと回折格子長Ｌｇｂとの積を、実施の形態２と同様に
適切な値に設定することによって、回折格子１３ｂ自体
によってレーザ光のほとんどを反射させることができ、
反射膜１４が傾斜角度の分傾斜していても、レーザ光の
反射を十分に行うことができる。

【０１０６】なお、反射側端面におけるレーザ光の反射
率の低減は、劈開面１３ｂと反射側反射膜１４との総合
の反射率を０．１％未満に設定することによって行わ
れ、これによって、不要なファブリペローモードの発振
を抑制し、回折格子１３ｂによる発振波長の選択が行わ
れ、レーザ出力効率を高めている。

【０１０７】ところで、上述した実施の形態１〜３で
は、回折格子１３，１３ａ，１３ｂが中心波長に対して
揺らぎを持つ波長選択性によって、複数本の発振縦モー
ドを出力するようにしていたが、回折格子１３，１３
ａ，１３ｂに対して積極的に揺らぎをもたせ、発振縦モ
ードの数を増やすことができる半導体レーザ装置を得る
ようにしてもよい。

【０１０８】図１０は、回折格子１３のグレーティング
周期の周期的変化を示す図である。この回折格子１３
は、グレーティング周期を周期的に変化させたチャープ
ドグレーティングとしている。図１１では、この回折格
子１３の波長選択性に揺らぎを発生させ、発振波長スペ
クトルの半値幅Δλhを広げ、半値幅Δλh内の発振縦モ
ードの本数を増大するようにしている。

【０１０９】図１０に示すように、回折格子１３は、平
均周期が２２０ｎｍであり、±０．０２ｎｍの周期揺ら
ぎ（偏差）を周期Ｃで繰り返す構造を有している。この
±０．０２ｎｍの周期揺らぎによって、発振波長スペク
トルの半値幅Δλh内に３〜６本程度の発振縦モードを
もたせることができる。

【０１１０】たとえば、図１１は、異なる周期Λ₁，Λ₂
の回折格子を有する半導体レーザ装置の発振波長スペク
トルを示す図である。図１２において、周期Λ₁の回折
格子は、波長λ１の発振波長スペクトルを形成し、この
発振波長スペクトル内に３本の発振縦モードを選択す
る。一方、周期Λ₂の回折格子は、波長λ２の発振波長
スペクトルを形成し、この発振波長スペクトル内に３本
の発振縦モードを選択する。したがって、周期Λ₁，Λ₂
の回折格子による複合発振波長スペクトル４５は、この
複合発振波長スペクトル４５内に４〜５本の発振縦モー
ドが含まれることになる。この結果、単一の発振波長ス
ペクトルを形成するときに比べ、一層多くの発振縦モー
ドを容易に選択出力することができ、光出力の増大をも
たらすことができる。

【０１１１】なお、回折格子１３の構成としては、一定
の周期Ｃでグレーティング周期を変化させるチャープド
グレーティングに限らず、グレーティング周期を、周期
Λ₁（２２０ｎｍ＋０．０２ｎｍ）と周期Λ₂（２２０ｎ
ｍ−０．０２ｎｍ）との間でランダムに変化させるよう
にしてもよい。

【０１１２】さらに、図１２（ａ）に示すように、周期
Λ₁と周期Λ₂とを一回ずつ交互に繰り返す回折格子とし
て、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。また、図
１２（ｂ）に示すように、周期Λ₁と周期Λ₂とをそれぞ
れ複数回、交互に繰り返す回折格子として、周期揺らぎ
を持たせるようにしてもよい。さらに、図１２（ｃ）に
示すように、連続する複数回の周期Λ₁と連続する複数
回の周期Λ₂とをもつ回折格子として、周期揺らぎを持
たせるようにしてもよい。また、周期Λ₁と周期Λ₂との
間の離散的な異なる値をもつ周期を補完して配置するよ
うにしてもよい。

【０１１３】なお、上述した実施の形態１〜３では、い
ずれもＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３に沿って部分
的に回折格子１３，１３ａ，１３ｂが設けられる半導体
レーザ装置について説明したが、これに限らず、たとえ
ば、図１３に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３に隣接する光導波路を有し、この光導波路に沿っ
て回折格子が形成される半導体レーザ装置にも適用する
ことができる。図１３に示した半導体レーザ装置は、Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３から長手方向（レーザ
光出射方向）に光導波路層１６、および回折格子１３を
含む光導波路層１７が順次配置される。この半導体レー
ザ装置は、実施の形態１に対応し、ｎ−ＩｎＰ基板１
は、レーザ光の出射方向に対して傾斜をもち、出射側端
面では、この傾斜角度に対応した劈開面１５ａが形成さ
れることによって、０．１％未満の反射率を実現してい
る。一方、反射側端面では、レーザ光の出射方向に垂直
なエッチング面１４ｂを形成し、反射膜１４によって、
高反射率を実現している。

【０１１４】また、上述した実施の形態１〜３では、出
射側および反射側の傾斜角度を６°として説明したが、
この傾斜角度は、３°以上１５°以下の任意の値を用い
ることができる。ここで、図１４を参照し、出射面の反
射率の算出について説明する。図１４（ａ）は、出射面
として機能する反射膜近傍の導波路を示す図であり、"R
eflection Loss of Laser Mode From Tilted End Mirro
r", D. Marcuse, PP.336-339, Journal of Lightwave t
echnology Vol.7, No.2, Feb. 1989,に示されたもので
ある。この論文には以下の内容が記載されている。

【０１１５】出射面における反射率は、パワー反射係数
Rgを示す次の式から計算される。

【数１】 ここで、Rfは、出射面で反射されたレーザ光のフレスネ
ル反射係数を表し、βは伝播定数である。また、パラメ
ータUは、次の式によって表される。

【数２】 またWは、次の式によって表される。

【数３】 ここで、ｋは、真空中での波数であり、k = 2p/λ (λ
= free space wavelength).で表される。一方、導波路
の幅２ｄは、次の式で見積もることができる。

【数４】 ここで、FFPｖは、出射レーザ光の垂直方向の広がり角
（far field pattern）を表している。高出力のレーザ
光を得るためには、このFFPが１８°から２４°である
ことが望ましい。これらの式において、l＝1480nmにお
けるＩｎＰクラッド層の屈折率n1=3.19、レーザのレー
ザ構造における等価屈折率n2=3.18である。ここで、レ
ーザの等価屈折率及び伝播定数bは、等価屈折率法によ
り算出した値を用いた。しかしながら、各パラメータは
活性層の構造や共振波長に依存するものであることに注
意が必要である。

【０１１６】図１４（ｂ）は、傾斜角度とＦＦＰとの関
係を示す図である。上記のように、高出力のレーザ装置
では、ＦＦＰを１８°から２４°の範囲内とする必要が
ある。したがって、図１４（ｂ）に示すように、傾斜角
度は、限られたＦＦＰの範囲の中で特定の反射率を満足
するように設定する必要がある。たとえば、１％の反射
率を得るためには、傾斜角度が３°〜３．７°の範囲で
あることが必要である。また、０．５％の反射率を得る
ためには、傾斜角度の範囲が３．３°〜４．１°の範囲
であることが必要である。さらに好適な０．１％の反射
率を得るためには、傾斜角度が３．８°〜４．８°範囲
内にあることが求められる。すなわち、１％以下の反射
率を得るためには、３°以上の傾斜角度が必要である。
また、さらに好適な０．１％以下の反射率を得るために
は、３．８°以上の角度を傾斜角度に持たせることが必
要である。なお、１５°を超えた（１００）面を基準面
とする傾斜基板を用いると、フォトルミネッセンスのよ
うな結晶の光学特性の評価時に発光強度が低下したり、
半値全幅が増加すると言った結晶性に起因する問題があ
る。このような観点から、傾斜角度は、１５°以下が望
ましい。

【０１１７】図１４（ｃ）は、ＦＦＰｖが２０度の場合
における基板の傾斜角度と反射率との関係を示す図であ
る。この図１４（ｃ）に示されるように、出射面の垂直
方向における角度をおよそ４度、あるいはそれ以上の角
度とすることで、出射面の反射率を０．１％以下とする
ことができる。

【０１１８】(実施の形態４)つぎに、この発明の実施の
形態４について説明する。図１５は、この発明の実施の
形態４である半導体レーザ装置の概要構成を示す斜視図
である。図１６は、図１５に示した半導体レーザ装置の
長手方向の縦断面図である。また、図１７は、図１６に
示した半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線断面図である。図１
５〜図１７において、この半導体レーザ装置１２０は、
ｎ−ＩｎＰ基板１０１の（１００）面上に、順次、ｎ−
ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド層とを兼ねたｎ
−ＩｎＰクラッド層１０２、圧縮歪みをもつＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ（Graded Index-Separate Confinement
Heterostructure Multi Quantum Well）活性層１０３、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
０６、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０７が
積層された構造を有する。また、ｎ−ＩｎＰ基板１０１
の出射側反射膜１１５ａは、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ
活性層１０３の長手方向に対して角度をもって設ける。

【０１１９】ｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４内には、膜厚
２０ｎｍを有し、出射側反射膜１１５ａ側から反射膜１
１４側に向けて長さＬｇ＝５０μｍの回折格子１１３が
設けられ、この回折格子１１３は、ピッチ約２２０ｎｍ
で周期的に形成され、中心波長１．４８μｍのレーザ光
を波長選択する。ここで、回折格子１１３は、回折格子
の結合係数κと回折格子長Ｌｇとの乗算値を０．３以下
とすることによって、駆動電流−光出力特性の線形性を
良好にし、光出力の安定性を高めている（特願２００１
−１３４５４５参照）。また、共振器長Ｌが１３００μ
ｍの場合、回折格子長Ｌｇが約３００μｍ以下のときに
複数の発振縦モード数で発振するので、回折格子長Ｌｇ
は３００μｍ以下とすることが好ましい。ところで、共
振器長Ｌの長短に比例して、発振縦モード間隔も変化す
るため、回折格子長Ｌｇは、共振器長Ｌに比例した値と
なる。すなわち、回折格子長Ｌｇ：共振器長Ｌ＝３０
０：１３００の関係を維持するため、回折格子長Ｌｇが
３００μｍ以下で複数の発振縦モードが得られる関係
は、 Ｌｇ×（１３００（μｍ）／Ｌ）≦３００（μｍ） として拡張することができる。すなわち、回折格子長Ｌ
ｇは、共振器長Ｌとの比を保つように設定され、共振器
長Ｌの（３００／１３００）倍の値以下としている（特
願２００１−１３４５４５参照）。この回折格子１１３
を含むｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層１０３、およびｎ−ＩｎＰクラッド層１
０２の上部は、メサストライプ状に加工され、メサスト
ライプの長手方向の両側には、電流ブロッキング層とし
て形成されたｐ−ＩｎＰブロッキング層１０８とｎ−Ｉ
ｎＰブロッキング層１０９とによって埋め込まれてい
る。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０７の上面に
は、ｐ側電極１１０が形成される。

【０１２０】半導体レーザ装置１２０の長手方向の一端
面である光反射端面には、反射率８０％以上、好ましく
は９８％以上の高光反射率をもつ反射膜１１４が形成さ
れ、他端面である光出射端面には、反射率が５％、１
％、０．５％以下、最も好ましくは０．１％以下の低光
反射率をもつ出射側反射膜１１５ａが形成される。な
お、光反射端面および光出射端面に設けられる反射膜１
１４および出射側反射膜１１５ａは、劈開端面を利用し
てもよい。反射膜１１４と出射側反射膜１１５ａとによ
って形成された光共振器のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層１０３内に発生した光は、反射膜１１４によって反
射し、出射側反射膜１１５ａを介し、レーザ光として出
射されるが、この際、回折格子１１３によって波長選択
されて出射される。また、光出射端面は、半導体レーザ
装置１２０の長手方向、すなわちＧＲＩＮ−ＳＣＨ−Ｍ
ＱＷ活性層１０３の長手方向に対して角度を持って形成
され、出射側反射膜１１５ａは、この角度を有する光出
射端面に形成されることで、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ
活性層１０３の長手方向に対して角度を有することとな
る。

【０１２１】ここで、一般に出射側反射膜がＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３の長手方向に対して直交す
る場合、出射側反射膜によって反射した光は再びＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に入力する。図１８
は、出射側反射膜がＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層に
対して直交する場合における、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層近傍の横断面図を示す図である。図１８におい
て、出射側反射膜１１５は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ
活性層１０３に対して直交し、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層において発生した光を反射してＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層１０３に入力する。したがって、ファ
ブリペローモードの反射によって、レーザの発振状態が
不安定になる。

【０１２２】このファブリペローモードの反射は、半導
体レーザ装置に注入する電流の増加に伴って変動するた
め、半導体レーザ装置の出力特性にキンク（非線形性）
を生じる。このファブリペローモードの反射およびキン
クの発生を防ぐため、半導体レーザ装置１２０は、出射
側反射膜１１５ａをＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１
０３に対して角度を持たせて形成するようにしている。
図１９は、出射側反射膜がＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層に対して角度を有する場合における、ＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層近傍の横断面図を示す図である。図
１９において、出射側反射膜１１５ａは、ＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に対して角度を有するため、
出射側反射膜１１５ａによって反射された光のＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に対する入力を防ぐこと
ができる。したがって、半導体レーザ装置１２０は、フ
ァブリペローモードの発振を抑制し、出力特性における
キンクの発生を抑えることができる。なお、出射側反射
膜１１５ａのＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に
対する角度は、２°以上とするのが望ましい。出射側反
射膜１１５ａのＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３
に対する角度を２°以上とすることで、ファブリペロー
モードの発振を確実に抑制することができる。

【０１２３】この実施の形態４における半導体レーザ装
置１２０は、ラマン増幅器の励起用光源として用いられ
ることを前提とし、その発振波長λ0は、１１００ｎｍ
〜１５５０ｎｍであり、共振器長Ｌは、８００μｍ以上
３２００μｍ以下としている。ところで、一般に、半導
体レーザ装置の共振器によって発生する縦モードのモー
ド間隔Δλは、実効屈折率を「ｎ」とすると、次式で表
すことができる。すなわち、 Δλ＝λ02／（２・ｎ・Ｌ） である。ここで、発振波長λ0を１４８０μｍとし、実
効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍの
とき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍと
なり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモー
ド間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器
長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλ
は狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための
選択条件が厳しくなる。

【０１２４】一方、回折格子１１３は、そのブラッグ波
長によって縦モードを選択する。この回折格子１１３に
よる選択波長特性は、図２０に示す発振波長スペクトル
１３０として表される。

【０１２５】図２０に示すように、この実施の形態４で
は、回折格子１１３を有した半導体レーザ装置１２０に
よる発振波長スペクトル１３０の半値幅Δλｈで示され
る波長選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるよ
うにしている。従来のＤＢＲ（Distributed Bragg Refl
rector）半導体レーザ装置あるいはＤＦＢ（Distribute
d Feedback）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８０
０μｍ以上とすると、単一縦モード発振が困難であった
ため、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用
いられなかった。しかしながら、この実施の形態４の半
導体レーザ装置１２０では、共振器長Ｌを積極的に８０
０μｍ以上とすることによって、発振波長スペクトルの
半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モードを含ませてレーザ
出力するようにしている。図２０では、発振波長スペク
トルの半値幅Δλｈ内に３つの発振縦モード１３１〜１
３３を有している。

【０１２６】複数の発振縦モードを有するレーザ光を用
いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合に比し
て、レーザ出力のピーク値を抑えて、高いレーザ出力値
を得ることができる。たとえば、この実施の形態４に示
した半導体レーザ装置では、図２１（ｂ）に示すプロフ
ァイルを有し、低いピーク値で高レーザ出力を得ること
ができる。これに対し、図２１（ａ）は、同じレーザ出
力を得る場合の単一縦モード発振の半導体レーザ装置の
プロファイルであり、高いピーク値を有している。

【０１２７】ここで、半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起用光源として用いる場合、ラマン利得を大きくす
るために励起光出力パワーを増大することが好ましい
が、そのピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱が発生
し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘導ブリ
ルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生する閾
値Ｐthを有し、同じレーザ出力パワーを得る場合、図２
１（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、
そのピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散
乱の閾値Ｐth内で、高い励起光出力パワーを得ることが
でき、その結果、高いラマン利得を得ることが可能とな
る。

【０１２８】また、発振縦モード１３１〜１３３の波長
間隔（モード間隔）Δλは、０．１ｎｍ以上としてい
る。これは、半導体レーザ装置１２０をラマン増幅器の
励起用光源として用いる場合、モード間隔Δλが０．１
ｎｍ以下であると、誘導ブリルアン散乱が発生する可能
性が高くなるからである。この結果、上述したモード間
隔Δλの式によって、上述した共振器長Ｌが３２００μ
ｍ以下であることが好ましいことになる。

【０１２９】このような観点から、発振波長スペクトル
１３０の半値幅Δλｈ内に含まれる発振縦モードの本数
は、複数であることが望ましい。ところで、ラマン増幅
では、増幅利得に偏波依存性があるため、信号光の偏波
方向と励起光の偏波方向とのずれによる影響を小さくす
る必要がある。このための方法として、励起光を無偏光
化（デポラライズ）する方法があり、具体的には、２台
の半導体レーザ装置１２０からの出力光を偏波合成カプ
ラを用いて偏波合成する方法のほか、デポラライザとし
て所定長の偏波面保持ファイバを用いて、１台の半導体
レーザ装置１２０から出射されたレーザ光を、この偏波
面保持ファイバに伝搬させる方法がある。無偏光化の方
法として、後者の方法を使用する場合には、発振縦モー
ドの本数が増大するに従ってレーザ光のコヒーレンシー
が低くなるので、無偏光化に必要な偏波面保持ファイバ
の長さを短くすることができる。特に、発振縦モードが
４，５本となると、急激に、必要な偏波面保持ファイバ
の長さが短くなる。従って、ラマン増幅器に使用するた
めに半導体レーザ装置１２０から出射されるレーザ光を
無偏光化する場合に、２台の半導体レーザ装置の出射光
を偏波合成して利用しなくても、１台の半導体レーザ装
置１２０の出射レーザ光を無偏光化して利用することが
容易となるので、ラマン増幅器に使用される部品数の削
減、小型化を促進することができる。

【０１３０】ここで、発振波長スペクトル幅が広すぎる
と、波長合成カプラによる合波ロスが大きくなるととも
に、発振波長スペクトル幅内における波長の動きによっ
て、雑音や利得変動を発生させることになる。このた
め、発振波長スペクトル１３０の半値幅Δλｈは、３ｎ
ｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下とする必要がある。

【０１３１】さらに、従来の半導体レーザ装置では、図
４７に示したように、ファイバグレーティングを用いた
半導体レーザモジュールとしていたため、ファイバグレ
ーティング３３３と光反射面３２２との間の共振によっ
て相対強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマ
ン増幅を行うことができないが、この実施の形態４に示
した半導体レーザ装置１２０では、ファイバグレーティ
ング３３３を用いず、出射側反射膜１１５から出射した
レーザ光をそのまま、ラマン増幅器の励起用光源として
用いているため、相対強度雑音が小さくなり、その結
果、ラマン利得の揺らぎが小さくなり、安定したラマン
増幅を行わせることができる。

【０１３２】また、図４７に示した半導体レーザモジュ
ールでは、共振器内に機械的な結合を必要とするため、
振動などによってレーザの発振特性が変化する場合が発
生するが、この実施の形態４の半導体レーザ装置では、
機械的な振動などによるレーザの発振特性の変化がな
く、安定した光出力を得ることができる。

【０１３３】つぎに、上述した半導体レーザ装置の製造
方法について説明する。上述した半導体レーザ装置１２
０を製造する場合、予め出射側反射膜１１５ａに対応す
る領域を避けてｐ側電極を形成する製造方法と、ｐ側電
極を形成した後に出射側反射膜に対応する領域を除去す
る製造方法と、を任意に選択することができる。

【０１３４】まず、図２２〜図２４を参照して、予め出
射側反射膜１１５ａに対応する領域を避けてｐ側電極を
形成する製造方法について説明する。この製造方法で
は、まず、ｎ−ＩｎＰ基板１０１の（１００）面上に、
ｎ−ＩｎＰクラッド層１０２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層１０３、回折格子１１３を含むｐ−ＩｎＰスペ
ーサ層１０４を順次積層する。その後、リアクティブイ
オンエッチング（ＲＩＥ）あるいはウェットエッチング
によって、メサ形状を形成する。その後、エッチングさ
れた領域にｐ−ＩｎＰブロッキング層１０８およびｎ−
ＩｎＰブロッキング層１０９を順次、埋め込み形成し、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４およびｎ−ＩｎＰブロッキ
ング層１０９の上面に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０６お
よびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０７を形成する
（図２２）。

【０１３５】つぎに、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
１０７の上面であって、ｐ側電極１１０を形成しない部
分にマスク１１８を形成する。マスク１１８は、ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３の長手方向に対して角
度を有する一辺を備えた台形状に形成する（図２３）。
つづいて、ｐ側電極１１０を形成し、マスク１１８を除
去することにより、出射側反射膜１１５ａに対応する領
域を避けてｐ側電極１１０を形成することができる（図
２４）。その後、ｐ側電極１１０の上面にマスクを形成
し、ドライエッチングによってｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層１０７、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０６、ｐ−Ｉ
ｎＰスペーサ層１０４、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性
層１０３、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０２をエッチングし
て光出射端面を形成する。さらに、基板の厚さを調整
し、ｎ側電極１１１を形成する。その後、エッチングに
よって形成された光出射端面に出射側反射膜１１５ａを
形成し、反射端面に反射膜１１４を形成することで、図
１５に示した半導体レーザ装置１２０を得ることができ
る。

【０１３６】つぎに、図２５および図２６を参照して、
ｐ側電極を形成した後に出射側反射膜に対応する領域を
除去する製造方法について説明する。この製造方法で
は、まず、ｎ−ＩｎＰ基板１０１の（１００）面上に、
ｎ−ＩｎＰクラッド層１０２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層１０３、回折格子１１３を含むｐ−ＩｎＰスペ
ーサ層１０４を順次積層する。その後、リアクティブイ
オンエッチング（ＲＩＥ）あるいはウェットエッチング
によって、メサ形状を形成する。その後、エッチングさ
れた領域にｐ−ＩｎＰブロッキング層１０８およびｎ−
ＩｎＰブロッキング層１０９を順次、埋め込み形成し、
ｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４およびｎ−ＩｎＰブロッキ
ング層１０９の上面に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０６、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０７およびｐ側電極
１１０を形成する（図２５）。

【０１３７】つぎに、ｐ側電極１１０の上面にマスク１
１９を形成する。マスク１１９は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層１０３の長手方向に対して角度を有する一
辺を備えた台形状に形成し、最終的に形成するｐ側電極
１１０の形に対応させる（図２３）。つづいて、ウェッ
トエッチングまたはドライエッチングを用いてｐ側電極
１１０の一部を除去し、さらにドライエッチングによっ
てｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０７、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層１０６、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１０４、ＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３、ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層１０２をエッチングして光出射端面を形成する。さ
らに、基板の厚さを調整し、ｎ側電極１１１を形成す
る。その後、エッチングによって形成された光出射端面
に出射側反射膜１１５ａを形成し、反射端面に反射膜１
１４を形成することで、図１５に示した半導体レーザ装
置１２０を得ることができる。

【０１３８】この実施の形態４では、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層１０３の光出射端面をＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層１０３に対して傾斜させて形成し、出射
側反射膜１１５ａによって反射された光のＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に対する入力を防止している
ので、不要なファブリペローモードの発振を抑制し、回
折格子１１３による発振波長の選択が行われ、レーザ出
力効率を高めることができるとともに、所望の発振波長
のレーザ光を安定かつ高効率に出力することができる。

【０１３９】さらに、半導体レーザ装置１２０が回折格
子１１３によって波長選択を行い、発振波長を１１００
μｍ〜１５５０μｍ帯とし、共振器長Ｌを８００μｍ〜
３２００μｍ帯とすることによって、発振波長スペクト
ル１３０の半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モード、好ま
しくは３本以上、さらに好ましくは４本以上の発振縦モ
ードをもつレーザ光を出力するようにしているので、ラ
マン増幅器の励起用光源として用いた場合に、誘導ブリ
ルアン散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得
を得ることができる。

【０１４０】また、ファイバグレーティングを用いた半
導体レーザモジュールのように、ファイバグレーティン
グをもつ光ファイバと半導体発光素子との光結合を共振
器内において行わないので、組立が容易となり、機械的
振動などによる不安定出力を回避することができる。

【０１４１】なお、上述した実施の形態４では、出射側
反射膜１１５ａ側に回折格子１１３を設けるようにして
いたが、これに限らず、反射膜１１４側あるいは反射膜
１１４側および出射側反射膜１１５ａ側の双方に回折格
子を設けるようにしてもよい。この場合、反射膜１１４
側の回折格子は、波長選択性を持たせるとともに反射特
性とを持たせるため、結合係数κと回折格子長Ｌｇとの
積は、大きな値、たとえば「２」以上に設定するとよ
い。

【０１４２】なお、上述した実施の形態４では、回折格
子１１３が中心波長に対して揺らぎを持つ波長選択性に
よって、複数本の発振縦モードを出力するようにしてい
たが、回折格子１１３に対して積極的に揺らぎをもた
せ、発振縦モードの数を増やすことができる半導体レー
ザ装置を得るようにしてもよい。

【０１４３】図２７は、回折格子１１３のグレーティン
グ周期の周期的変化を示す図である。この回折格子１１
３は、グレーティング周期を周期的に変化させたチャー
プドグレーティングとしている。図２８では、この回折
格子１１３の波長選択性に揺らぎを発生させ、発振波長
スペクトルの半値幅Δλhを広げ、半値幅Δλh内の発振
縦モードの本数を増大するようにしている。

【０１４４】図２７に示すように、回折格子１１３は、
平均周期が２２０ｎｍであり、±０．０２ｎｍの周期揺
らぎ（偏差）を周期Ｃで繰り返す構造を有している。こ
の±０．０２ｎｍの周期揺らぎによって、発振波長スペ
クトルの半値幅Δλh内に３〜６本程度の発振縦モード
をもたせることができる。

【０１４５】たとえば、図２８は、異なる周期Λ₁，Λ₂
の回折格子を有する半導体レーザ装置の発振波長スペク
トルを示す図である。図２８において、周期Λ₁の回折
格子は、波長λ１の発振波長スペクトルを形成し、この
発振波長スペクトル内に３本の発振縦モードを選択す
る。一方、周期Λ₂の回折格子は、波長λ２の発振波長
スペクトルを形成し、この発振波長スペクトル内に３本
の発振縦モードを選択する。したがって、周期Λ₁，Λ₂
の回折格子による複合発振波長スペクトル１４５は、こ
の複合発振波長スペクトル１４５内に４〜５本の発振縦
モードが含まれることになる。この結果、単一の発振波
長スペクトルを形成するときに比べ、一層多くの発振縦
モードを容易に選択出力することができ、光出力の増大
をもたらすことができる。

【０１４６】なお、回折格子１１３の構成としては、一
定の周期Ｃでグレーティング周期を変化させるチャープ
ドグレーティングに限らず、グレーティング周期を、周
期Λ ₁（２２０ｎｍ＋０．０２ｎｍ）と周期Λ₂（２２０
ｎｍ−０．０２ｎｍ）との間でランダムに変化させるよ
うにしてもよい。

【０１４７】さらに、図２９（ａ）に示すように、異な
る周期Λ₃と周期Λ₄とを一回ずつ交互に繰り返す回折格
子として、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。ま
た、図２９（ｂ）に示すように、異なる周期Λ₅と周期
Λ₆とをそれぞれ複数回、交互に繰り返す回折格子とし
て、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。さらに、
図２９（ｃ）に示すように、連続する複数回の周期Λ₇
と、周期Λ₇と異なる周期で連続する複数回の周期Λ₈と
をもつ回折格子として、周期揺らぎを持たせるようにし
てもよい。また、周期Λ₃，Λ₅，Λ₇と周期Λ₄，Λ₆，
Λ₈との間に、それぞれ離散的な異なる値をもつ周期を
補完して、周期を段階的に変化させる配置を行ってもよ
い。

【０１４８】（実施の形態５）つぎに、この発明の実施
の形態５について説明する。上述した実施の形態４で
は、レーザの光出射端面を、活性層の長手方向に対して
傾斜させて形成していたが、この実施の形態５では、レ
ーザの光反射端面、および光反射端面と光出射端面との
双方を、活性層の長手方向に対して傾斜させて形成して
いる。図３０は、活性層の長手方向に対して角度を有す
る光反射端面を設けた半導体レーザ装置の活性層近傍の
横断面図である。図３０において半導体レーザ装置１２
１は、光反射端面を、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層
１０３に対して傾斜させて形成し、その表面に反射膜１
１４ａを設けている。さらに、反射膜１１４ａの近傍に
回折格子１１３ｂを形成し、光出射端面はレーザ装置の
劈開面を利用して出射側反射膜１１５を設けている。そ
の他の構成は実施の形態４に示した半導体レーザ装置１
２０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付
している。

【０１４９】反射膜１１４ａは、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−Ｍ
ＱＷ活性層１０３に対して角度を有するため、実施の形
態４に示した出射側反射膜１１５ａと同様に、反射膜１
１４ａによって反射された光のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層１０３に対する入力を防ぐことができる。した
がって、半導体レーザ装置１２０は、ファブリペローモ
ードの発振を抑制し、出力特性におけるキンクの発生を
抑えることができる。

【０１５０】つぎに、光出射端面および光反射端面の双
方を活性層の長手方向に対して傾斜させた半導体レーザ
装置について説明する。図３１は、活性層の長手方向に
対して傾斜した光反射端面および光出射端面を設けた半
導体レーザ装置の活性層近傍の横断面図である。図３１
において半導体レーザ装置１２２は、光反射端面および
光出射端面を、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３
に対して傾斜させて形成する。また、光反射端面の表面
に反射膜１１４ａを設け、光出射端面の表面に出射側反
射膜１１５ａを設けている。さらに、反射膜１１４ａの
近傍に回折格子１１３ｂを形成し、出射側反射膜１１５
ａの近傍に回折格子１１３ａを設けている。その他の構
成は実施の形態４に示した半導体レーザ装置１２０と同
様であり、同一の構成要素には同一の符号を付してい
る。

【０１５１】反射膜１１４ａおよび出射側反射膜１１５
ａは、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に対して
角度を有するため、反射膜１１４ａおよび出射側反射膜
１１５ａによって反射された光のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−Ｍ
ＱＷ活性層１０３に対する入力を双方向に防ぐことがで
きる。したがって、半導体レーザ装置１２０は、ファブ
リペローモードの発振を抑制し、出力特性におけるキン
クの発生を抑えることができる。

【０１５２】なお、半導体レーザ装置１２１，１２２に
おいて、光反射端面および光出射端面が有する傾斜は、
実施の形態４に示した半導体レーザ装置１２０と同様
に、エッチングによって形成することができるが、光反
射端面および光出射端面の近傍にそれぞれ回折格子を設
ける場合、光反射端面および光出射端面の傾斜を劈開に
よって形成しても良い。

【０１５３】図３２は、劈開によって光反射端面および
光出射端面に傾斜を持たせた半導体レーザ装置１２３の
活性層近傍の横断面図である。図３２において、半導体
レーザ装置１２３は、半導体レーザ装置１２３の長手方
向に対して斜めに形成したＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層１０３ａを設けている。また、半導体レーザ装置１
２３の一方の劈開面に反射膜１１４を形成し、反射膜１
１４に正対する面に出射側反射膜１１５を形成してい
る。さらに、反射膜１１４の近傍に回折格子１１３ｂを
形成し、出射側反射膜１１５の近傍に回折格子１１３ａ
を設けている。その他の構成は実施の形態４に示した半
導体レーザ装置１２０と同様であり、同一の構成要素に
は同一の符号を付している。

【０１５４】この半導体レーザ装置１２３では、ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３ａを斜めに形成するこ
とで、劈開によって形成された光反射端面および光出射
端面がＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３ａの長手
方向に対して傾斜するようにしている。したがって、エ
ッチングによる光出射端面または光反射端面の形成を省
略し、かつ上述の半導体レーザ装置１２２と同様の作用
効果を得ることができる。

【０１５５】また、劈開による傾斜した端面の形成と、
エッチングによる傾斜した端面の形成は、組み合わせて
用いてもよい。図３３は、反射端面を劈開して形成し、
出射端面をエッチングによって形成した半導体レーザ装
置１２４の活性層近傍の横断面図を示す図である。図３
３において半導体レーザ装置１２４は、半導体レーザ装
置１２３の長手方向に対して斜めに形成したＧＲＩＮ−
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３ａを設けている。また、半
導体レーザ装置１２３の一方の劈開面に反射膜１１４を
形成している。さらに、出射側端面をエッチングによっ
て形成し、出射側反射膜１１５を設けている。また、反
射膜１１４の近傍に回折格子１１３ｂを形成し、出射側
反射膜１１５の近傍に回折格子１１３ａを設けている。
その他の構成は実施の形態４に示した半導体レーザ装置
１２０と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を
付している。

【０１５６】この半導体レーザ装置１２４は、半導体レ
ーザ装置１２３と同様に、光出射端面と光反射端面とが
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３ａに対して傾斜
しているので、半導体レーザ装置１２３と同様の作用効
果を得ることができる。

【０１５７】この実施の形態５では、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層の光反射端面をＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層１０３に対して傾斜させて形成し、反射膜１１
４ａによって反射された光のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ
活性層１０３に対する入力を防止しているので、不要な
ファブリペローモードの発振を抑制し、回折格子１１３
による発振波長の選択が行われ、レーザ出力効率を高め
ることができるとともに、所望の発振波長のレーザ光を
安定かつ高効率に出力することができる。

【０１５８】また、半導体レーザ装置の光反射端面およ
び光反射端面を共に活性層に対して傾斜させることで、
さらに効果的に不要なファブリペローモードの発振を抑
制することができる。

【０１５９】さらに、活性層を半導体レーザ装置の長手
方向に対して斜めに形成し、半導体レーザ装置の劈開面
を活性層に対して傾斜させることで、簡易な構成で、不
要なファブリペローモードの発振を抑制することができ
る。

【０１６０】（実施の形態６）つぎに、この発明の実施
の形態６について説明する。上述した実施の形態４，５
では、光出射端面および光反射端面は、ｎ−ＩｎＰ基板
１０１に対して垂直であったが、この実施の形態６で
は、光出射端面をｎ−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜さ
せることで、活性層の長手方向に対して傾斜させてい
る。図３４は、この発明の実施の形態６である半導体レ
ーザ装置１２５の概要構成を示す斜視図である。また、
図３５は、図３４に示した半導体レーザ装置１２５の長
手方向の縦断面図である。

【０１６１】この半導体レーザ装置１２５は、光出射端
面をｎ−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜させて形成し、
光出射端面の表面に出射側反射膜１１５ｂを設けてい
る。その他の構成は実施の形態４に示した半導体レーザ
装置１２０と同様であり、同一の構成要素には同一の符
号を付している。

【０１６２】ｎ−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜した光
出射端面は、エッチングの選択比を小さくした異方性エ
ッチングによって得ることができる。この時、エッチン
グの選択比および異方性を制御することによって、光出
射端面の傾斜角度を制御することができる。

【０１６３】この半導体レーザ装置１２５は、光出射端
面をｎ−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜させることで、
光出射端面をＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３の
長手方向に対して傾斜させることが出来るので、実施の
形態４に示した半導体レーザ装置１２０と同様に、出射
側反射膜１１５ｂによって反射された光のＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３に対する入力を防止している
ので、不要なファブリペローモードの発振を抑制し、回
折格子１１３による発振波長の選択が行われ、レーザ出
力効率を高めることができるとともに、所望の発振波長
のレーザ光を安定かつ高効率に出力することができる。

【０１６４】なお、上述した実施の形態４〜６では、い
ずれもＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１０３，１０３
ａに沿って部分的に回折格子１１３が設けられる半導体
レーザ装置について説明したが、これに限らず、たとえ
ば、図３６に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層１０３，１０３ａに隣接する光導波路を有し、この
光導波路に沿って回折格子が形成される半導体レーザ装
置にも適用することができる。図３６に示した半導体レ
ーザ装置１２６は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１
０３から長手方向（レーザ光出射方向）に光導波路層１
１６、回折格子１１３を含む光導波路層１１７が順次配
置される。また、光導波路層１１７の出射側端面は、ｎ
−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜し、その表面に出射側
反射膜１１５ｂを設けている。この図３６に示した半導
体レーザ装置によっても、傾斜した出射側反射膜１１５
ｂによって不要なファブリペローモードの発振を抑制す
ることができる。

【０１６５】なお、ここでは半導体レーザ装置１２５に
対応し、ｎ−ＩｎＰ基板１０１に対して傾斜した光出射
側端面を有する半導体レーザ装置において光導波路層を
形成しているが、半導体レーザ装置１２０〜１２４に光
導波路を設けるようにしてもよい。

【０１６６】また、上述した実施の形態４〜６では、出
射側および反射側の出射面の角度を７°として説明した
が、この角度は、２°以上の任意の値を用いることがで
きる。ここで、図３７を参照し、出射面の反射率の算出
について説明する。図３７（ａ）は、出射面として機能
する反射膜近傍の導波路を示す図であり、"Reflection
Loss of Laser Mode From Tilted End Mirror", D. Mar
cuse, PP. 336-339, Journal of Lightwave technology
Vol.7, No.2, Feb. 1989,に示されたものである。この
論文には以下の内容が記載されている。

【０１６７】出射面における反射率は、パワー反射係数
Rgを示す次の式から計算される。

【数５】 ここで、Rfは、出射面で反射されたレーザ光のフレスネ
ル反射係数を表し、βは伝播定数である。また、パラメ
ータUは、次の式によって表される。

【数６】 またWは、次の式によって表される。

【数７】 ここで、ｋは、真空中での波数であり、k = 2p/λ (λ
= free space wavelength).で表される。一方、導波路
の幅２ｄは、次の式で見積もることができる。

【数８】 ここで、FFPｈは、出射レーザ光の垂直方向の広がり角
（far field pattern）を表している。高出力のレーザ
光を得るためには、このFFPが１３°から１８°である
ことが望ましい。これらの式において、l＝1480nmにお
けるＩｎＰクラッド層の屈折率n1=3.19、レーザのレー
ザ構造における等価屈折率n2=3.18である。ここで、レ
ーザの等価屈折率及び伝播定数bは、等価屈折率法によ
り算出した値を用いた。しかしながら、各パラメータは
活性層の構造や共振波長に依存するものであることに注
意が必要である。

【０１６８】図３７（ｂ）は、出射面の角度とＦＦＰと
の関係を示す図である。上記のように、高出力のレーザ
装置では、ＦＦＰを１３°から１８°の範囲内とする必
要がある。したがって、図３７（ｂ）に示すように、出
射面の角度は、限られたＦＦＰの範囲の中で特定の反射
率を満足するように設定する必要がある。たとえば、１
％の反射率を得るためには、出射面の角度が２．１°〜
３°の範囲であることが必要である。また、０．５％の
反射率を得るためには、出射面の範囲が２．４°〜３．
３°の範囲であることが必要である。さらに好適な０．
１％の反射率を得るためには、出射面の角度が３°〜
３．８°範囲内にあることが求められる。すなわち、１
％以下の反射率を得るためには、２．１°以上の角度が
必要である。また、さらに好適な０．１％以下の反射率
を得るためには、３°以上の角度を出射面に持たせるこ
とが必要である。

【０１６９】（実施の形態７）つぎに、この発明の実施
の形態７について説明する。この実施の形態７では、上
述した実施の形態１〜６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。

【０１７０】図３８は、この発明の実施の形態７である
半導体レーザモジュールの構成を示す縦断面図である。
図３８において、この半導体レーザモジュール１５０
は、上述した実施の形態１〜６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１５１を有する。なお、
この半導体レーザ装置１５１は、ｐ側電極がヒートシン
ク１５７ａ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１５０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１５９の
内部底面上に、温度制御装置としてのペルチェ素子１５
８が配置される。ペルチェ素子１５８上にはベース１５
７が配置され、このベース１５７上にはヒートシンク１
５７ａが配置される。ペルチェ素子１５８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１５１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、ペルチェ素子１５８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１５７ａ上であっ
て、半導体レーザ装置１５１の近傍に配置されたサーミ
スタ１５８ａ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１５７ａの温度が一定に
保たれるようにペルチェ素子１５８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１５１の駆動
電流を上昇させるに従って、ヒートシンク１５７ａの温
度が下がるようにペルチェ素子１５８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
１５１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１５７ａ
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１５７ａ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。

【０１７１】ベース１５７上には、半導体レーザ装置１
５１およびサーミスタ１５８ａを配置したヒートシンク
１５７ａ、第１レンズ１５２、および電流モニタ１５６
が配置される。半導体レーザ装置１５１から出射された
レーザ光は、第１レンズ１５２、アイソレータ１５３、
および第２レンズ１５４を介し、光ファイバ１５５上に
導波される。第２レンズ１５４は、レーザ光の光軸上で
あって、パッケージ１５９上に設けられ、外部接続され
る光ファイバ１５５に光結合される。なお、電流モニタ
１５６は、半導体レーザ装置１５１の反射膜側から漏れ
た光をモニタ検出する。

【０１７２】ここで、この半導体レーザモジュール１５
０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１５１と光ファイ
バ１５５との間にアイソレータ１５３を介在させてい
る。このアイソレータ１５３には、ファイバグレーティ
ングを用いた従来の半導体レーザモジュールと異なり、
インライン式のファイバ型でなく、半導体レーザモジュ
ール１５０内に内蔵できる偏波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、さらに低い相対強度雑音（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。

【０１７３】この実施の形態７では、実施の形態１〜６
で示した半導体レーザ装置をモジュール化しているた
め、偏波依存型のアイソレータを用いることができ、挿
入損失を小さくすることができ、低雑音化および部品点
数の減少を促進することができる。

【０１７４】（実施の形態８）つぎに、この発明の実施
の形態８について説明する。この実施の形態８では、上
述した実施の形態７に示した半導体レーザモジュールを
ラマン増幅器に適用したものである。

【０１７５】図３９は、この発明の実施の形態８である
ラマン増幅器の構成を示すブロック図である。このラマ
ン増幅器は、ＷＤＭ通信システムに用いられる。図３９
において、このラマン増幅器は、上述した実施の形態７
に示した半導体レーザモジュールと同一構成の半導体レ
ーザモジュール１６０ａ〜１６０ｄを用い、図４６に示
した半導体レーザモジュール２８２ａ〜２８２ｄを、上
述した半導体レーザモジュール１６０ａ〜１６０ｄに置
き換えた構成となっている。

【０１７６】各半導体レーザモジュール１６０ａ，１６
０ｂは、偏波面保持ファイバ１７１を介して、複数の発
振縦モードを有するレーザ光を偏波合成カプラ１６１ａ
に出力し、各半導体レーザモジュール１６０ｃ，１６０
ｄは、偏波面保持ファイバ１７１を介して、複数の発振
縦モードを有するレーザ光を偏波合成カプラ１６１ｂに
出力する。ここで、半導体レーザモジュール１６０ａ，
１６０ｂが発振するレーザ光は、同一波長である、ま
た、半導体レーザモジュール１６０ｃ，１６０ｄが発振
するレーザ光は、同一波長であるが半導体レーザモジュ
ール１６０ａ，１６０ｂが発振するレーザ光の波長とは
異なる。これは、ラマン増幅が偏波依存性を有するため
であり、偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂによって偏
波依存性が解消されたレーザ光として出力するようにし
ている。

【０１７７】各偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂから
出力された異なる波長をもったレーザ光は、ＷＤＭカプ
ラ１６２によって合成され、合成されたレーザ光は、Ｗ
ＤＭカプラ１６５を介してラマン増幅用の励起光として
増幅用ファイバ１６４に出力される。この励起光が入力
された増幅用ファイバ１６４には、増幅対象の信号光が
入力され、ラマン増幅される。

【０１７８】増幅用ファイバ１６４内においてラマン増
幅された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ１６５
およびアイソレータ１６６を介してモニタ光分配用カプ
ラ１６７に入力される。モニタ光分配用カプラ１６７
は、増幅信号光の一部を制御回路１６８に出力し、残り
の増幅信号光を出力レーザ光として信号光出力ファイバ
１７０に出力する。

【０１７９】制御回路１６８は、入力された一部の増幅
信号光をもとに各半導体レーザモジュール１６０ａ〜１
６０ｄのレーザ出力状態、たとえば光強度を制御し、ラ
マン増幅の利得帯域が平坦な特性となるようにフィード
バック制御する。

【０１８０】この実施の形態８に示したラマン増幅器で
は、たとえば図４６に示した半導体発光素子２８０ａと
ファイバグレーティング２８１ａとが偏波面保持ファイ
バ１７１ａで結合された半導体レーザモジュール２８２
ａを用いず、実施の形態１〜６で示した半導体レーザ装
置が内蔵された半導体レーザモジュール１６０ａを用い
るようにしているので、偏波面保持ファイバ１７１の使
用を削減することができるとともに、ラマン増幅器の小
型軽量化とコスト低減を実現することができる。

【０１８１】なお、図３９に示したラマン増幅器では、
偏波合成カプラ１６１ａ，１６１ｂを用いているが、図
４０に示すように半導体レーザモジュール１６０ａ，１
６０ｃから、それぞれ偏波面保持ファイバ１７１を介し
て直接ＷＤＭカプラ１６２に光出力するようにしてもよ
い。この場合、半導体レーザモジュール１６０ａ，１６
０ｃの偏波面は、偏波面保持ファイバ１７１に対して４
５度となるように入射する。ここで、上述したように、
各半導体レーザモジュール１６０ａ，１６０ｃは、複数
の発振縦モードを有しているため、偏波面保持ファイバ
長１７１を短くすることができる。これによって、偏波
面保持ファイバ１７１から出力される光出力の偏波依存
性をなくすことができ、一層、小型かつ部品点数の少な
いラマン増幅器を実現することができる。

【０１８２】また、半導体レーザモジュール１６０ａ〜
１６０ｄ内に内蔵される半導体レーザ装置として発振縦
モード数が多い半導体レーザ装置を用いると、必要な偏
波面保持ファイバ１７１の長さを短くすることができ
る。特に、発振縦モードが４，５本になると、急激に、
必要な偏波面保持ファイバ１７１の長さが短くなるた
め、ラマン増幅器の簡素化と小型化を促進することがで
きる。さらに、発振縦モードの本数が増大すると、コヒ
ーレント長が短くなり、デポラライズによって偏光度
（ＤＯＰ：Degree Of Polarization）が小さくなり、偏
波依存性を低減することが可能となり、これによって
も、ラマン増幅器の簡素化と小型化とを一層促進するこ
とができる。

【０１８３】また、このラマン増幅器では、ファイバグ
レーティングを用いた半導体レーザモジュールに比して
光軸合わせが容易であり、共振器内に機械的な光結合が
ないため、この点からも、ラマン増幅の安定性、信頼性
を高めることができる。

【０１８４】さらに、上述した実施の形態１〜６の半導
体レーザ装置では、複数の発振モードを有しているた
め、誘導ブリルアン散乱を発生させずに、高出力の励起
光を発生することができるので、安定し、かつ高いラマ
ン利得を得ることができる。

【０１８５】また、図３９および図４０に示したラマン
増幅器は、後方励起方式であるが、上述したように、半
導体レーザモジュール１６０ａ〜１６０ｄが安定した励
起光を出力するため、前方励起方式であっても、双方向
励起方式であっても、安定したラマン増幅を行うことが
できる。

【０１８６】たとえば、図４１は、前方励起方式を採用
したらラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図
４１に示したラマン増幅器は、図３９に示したラマン増
幅器にＷＤＭカプラ１６５´をアイソレータ１６３の近
傍に設けている。このＷＤＭカプラ１６５´には、半導
体レーザモジュール１６０ａ〜１６０ｄ、偏波合成カプ
ラ１６１ａ，１６１ｂおよびＷＤＭカプラ１６２にそれ
ぞれ対応した半導体レーザモジュール１６０ａ´〜１６
０ｄ´、偏波合成カプラ１６１ａ´，１６１ｂ´および
ＷＤＭカプラ１６２´を有した回路が接続され、ＷＤＭ
カプラ１６２´から出力される励起光を信号光と同じ方
向に出力する前方励起を行う。この場合、半導体レーザ
モジュール１６０ａ´〜１６０ｄ´は、上述した実施の
形態１〜６で用いられる半導体レーザ装置を用いている
ため、ＲＩＮが小さく、前方励起を効果的に行うことが
できる。

【０１８７】同様に、図４２は、前方励起方式を採用し
たラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図４２
に示したラマン増幅器は、図４０に示したラマン増幅器
にＷＤＭカプラ１６５´をアイソレータ１６３の近傍に
設けている。このＷＤＭカプラ１６５´には、半導体レ
ーザモジュール１６０ａ，１６０ｃおよびＷＤＭカプラ
１６２にそれぞれ対応した半導体レーザモジュール１６
０ａ´，１６０ｃ´およびＷＤＭカプラ１６２´を有し
た回路が接続され、ＷＤＭカプラ１６２´から出力され
る励起光を信号光と同じ方向に出力する前方励起を行
う。この場合、半導体レーザモジュール１６０ａ´，１
６０ｃ´は、上述した実施の形態１〜６で用いられる半
導体レーザ装置を用いているため、ＲＩＮが小さく、前
方励起を効果的に行うことができる。

【０１８８】また、図４３は、双方向励起方式を採用し
たラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図４３
に示したラマン増幅器は、図３９に示したラマン増幅器
の構成に、図４１に示したＷＤＭカプラ１６５´、半導
体レーザモジュール１６０ａ´〜１６０ｄ´、偏波合成
カプラ１６１ａ´，１６１ｂ´およびＷＤＭカプラ１６
２´をさらに設け、後方励起と前方励起とを行う。この
場合、半導体レーザモジュール１６０ａ´〜１６０ｄ´
は、上述した実施の形態１〜６で用いられる半導体レー
ザ装置を用いているため、ＲＩＮが小さく、前方励起を
効果的に行うことができる。

【０１８９】同様に、図４４は、双方向励起方式を採用
したラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図４
３に示したラマン増幅器は、図４０に示したラマン増幅
器の構成に、図４２に示したＷＤＭカプラ１６５´、半
導体レーザモジュール１６０ａ´，１６０ｃ´およびＷ
ＤＭカプラ１６２´をさらに設け、後方励起と前方励起
とを行う。この場合、半導体レーザモジュール１６０ａ
´，１６０ｃ´は、上述した実施の形態１〜６で用いら
れる半導体レーザ装置を用いているため、ＲＩＮが小さ
く、前方励起を効果的に行うことができる。

【０１９０】上述した図４１〜図４４に示したラマン増
幅器は、上述したようにＷＤＭ通信システムに適用する
ことができる。図４５は、図４１〜図４４に示したラマ
ン増幅器を適用したＷＤＭ通信システムの概要構成を示
すブロック図である。

【０１９１】図４５において、複数の送信機Ｔｘ１〜Ｔ
ｘｎから送出された波長λ1〜λnの光信号は、光合波器
１８０によって合波され、１つの光ファイバ１８５に集
約される。この光ファイバ１８５の伝送路上には、図４
１〜図４４に示したラマン増幅器に対応した複数のラマ
ン増幅器１８１，１８３が距離に応じて配置され、減衰
した光信号を増幅する。この光ファイバ１８５上を伝送
した信号は、光分波器１８４によって、複数の波長λ１
〜λｎの光信号に分波され、複数の受信機Ｒｘ１〜Ｒｘ
ｎに受信される。なお、光ファイバ１８５上には、任意
の波長の光信号を付加し、取り出したりするＡＤＭ（Ad
d/Drop Multiplexer）が挿入される場合もある。

【０１９２】なお、上述した実施の形態８では、実施の
形態１〜６に示した半導体レーザ装置あるいは実施の形
態７に示した半導体レーザモジュールを、ラマン増幅用
の励起光源に用いる場合を示したが、これに限らず、た
とえば、９８０ｎｍ，１４８０ｎｍなどのＥＤＦＡ励起
用光源として用いることができるのは明らかである。

【０１９３】

【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、基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所定の
傾斜角度をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半導体
基板上に前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子が設
けられた前記レーザ光の出射端面および／または前記レ
ーザ光の反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂直な
面に対して前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成され、
レーザ光が出射端面あるいは反射端面によって反射する
ことによって生じる不要なファブリペローモードの発振
を抑制し、前記回折格子による波長選択を確実に行うよ
うにしている。さらに高出力動作が実現できるという効
果を奏する。

【０１９４】また、請求項２の発明によれば、レーザ光
を発光する活性層の出力側または反射側あるいは出力側
および反射側の双方に回折格子を設ける場合であって
も、基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜
角度をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半導体基板
上に前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子が設けら
れた前記レーザ光の出射端面および／または前記レーザ
光の反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に
対して前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成され、レー
ザ光が出射端面あるいは反射端面によって反射すること
によって生じる不要なファブリペローモードの発振を抑
制し、前記回折格子による波長選択を確実に行うように
している。さらに、高出力動作を実現できるという効果
を奏する。

【０１９５】また、請求項３の発明によれば、前記レー
ザ光の出射端面側に回折格子を設け、この出射端面側を
傾斜角度の角度分傾斜させ、前記レーザ光の反射端面
を、前記レーザ光の出射方向に垂直な面とし、出射端面
側では、回折格子によってレーザ光を反射させるととも
に、反射端面側では、第２反射膜によってレーザ光を反
射させ、出射端面における反射をなくし、不要なファブ
リペローモードの発振を抑止するようにしているので、
所望の発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力する
ことができるという効果を奏する。

【０１９６】また、請求項４の発明によれば、前記回折
格子は、前記レーザ光の出射端面側および前記レーザ光
の反射端面側の双方に回折格子を設けるとともに、出射
端面および反射端面の双方に傾斜角度の角度を設け、各
回折格子によって活性層内に発生したレーザ光を反射さ
せ、第１反射膜および第２反射膜の反射によって生じる
不要なファブリペローモードの発振を抑止しているの
で、所望の発振波長のレーザ光を安定かつ高効率に出力
することができるという効果を奏する。

【０１９７】また、請求項５の発明によれば、前記レー
ザ光の反射端面側に回折格子を設けるとともに、反射端
面に傾斜を設け、前記レーザ光の出射端面を、前記レー
ザ光の出射方向に垂直な面とし、第２反射膜によって反
射率をたとえば０．１％未満を達成するようにし、第２
反射膜の反射によって生じる不要なファブリペローモー
ドの発振を抑止しているので、所望の発振波長のレーザ
光を安定かつ高効率に出力することができるという効果
を奏する。

【０１９８】また、請求項６の発明によれば、半導体基
板の傾斜角度の値を、３°以上、１５°以内とし、レー
ザ光の出射端面および／または反射端面において、レー
ザ光の出射方向に垂直な面に対して、この傾斜角度を持
たせるようにし、出射端面および／または反射端面の反
射によって生じる不要なファブリペローモードの発振を
抑止しているので、所望の発振波長のレーザ光を安定か
つ高効率に出力することができるという効果を奏する。

【０１９９】また、請求項７の発明によれば、前記回折
格子を、複数の当該半導体レーザ装置を半導体基板上に
一括形成して製造する際、該回折格子を対向配置させ、
隣接した１つの回折格子として形成し、および／または
前記レーザ光の出射方向に垂直な面を形成するエッチン
グ領域を隣接した１つのエッチング領域として形成し、
回折格子および／またはエッチング領域を効率的に形成
するようにしているので、半導体レーザ装置の効率的な
製造と歩留まりの低下防止を実現できるという効果を奏
する。

【０２００】また、請求項８の発明によれば、前記回折
格子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モード
の本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含
まれるようにし、高出力のレーザ光を出力するようにし
ているので、高出力の半導体レーザ装置であっても、回
折格子によって選択される発振波長を安定かつ高効率に
出力することができるという効果を奏する。

【０２０１】また、請求項９の発明によれば、前記レー
ザ光の出射側端面に形成される前記回折格子の回折格子
長を３００μｍ以下としているので、２本以上の発振縦
モードを容易に生成でき、かつ光出力の効率を向上させ
ることができるという効果を奏する。

【０２０２】また、請求項１０の発明によれば、前記レ
ーザ光の出射側端面に形成される前記回折格子の回折格
子長を、前記共振器長の（３００／１３００）倍の値以
下としているので、任意の共振器長に対しても、２本以
上の発振縦モードを容易に生成でき、かつ高出力の光出
力効率を向上させることができるという効果を奏する。

【０２０３】また、請求項１１の発明によれば、前記レ
ーザ光の出射側端面に形成される前記回折格子は、該回
折格子の結合係数と回折格子長との乗算値を０．３以下
とし、駆動電流−光出力特性の線形性を良好にし、光出
力の安定性を高めるようにしているので、発振波長の駆
動電流依存性を小さくすることができ、出力安定性の高
い半導体レーザ装置を実現することができるという効果
を奏する。

【０２０４】また、請求項１２の発明によれば、前記回
折格子は、グレーティング周期をランダムあるいは所定
周期で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生さ
せ、発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしてい
るので、発振波長スペクトルの半値幅内に含まれる発振
縦モード数の増大を容易に行うことができ、安定かつ高
効率の半導体レーザ装置を実現することができるという
効果を奏する。

【０２０５】また、請求項１３の発明によれば、前記第
１反射膜と前記第２反射膜との間に形成された活性層に
よって形成された共振器の長さを、８００μｍ以上と
し、回折格子によって選択される発振波長を安定かつ高
効率に出力することができるという効果を奏する。

【０２０６】また、請求項１４の発明によれば、出射端
面を傾斜させ、不要なファブリペローモードの発振を抑
制するようにしているので、回折格子によって選択され
る発振波長を安定かつ高効率に出力することができると
いう効果を奏する。

【０２０７】また、請求項１５の発明によれば、反射端
面を傾斜させ、不要なファブリペローモードの発振を抑
制するようにしているので、回折格子によって選択され
る発振波長を安定かつ高効率に出力することができると
いう効果を奏する。

【０２０８】また、請求項１６の発明によれば、出射端
面および反射端面を傾斜させ、不要なファブリペローモ
ードの発振を抑制するようにしているので、回折格子に
よって選択される発振波長を安定かつ高効率に出力する
ことができるという効果を奏する。

【０２０９】また、請求項１７の発明によれば、出射端
面および／または反射端面を活性層に対して垂直とし、
かつレーザ光の出射方向に対して傾斜させ、不要なファ
ブリペローモードの発振を抑制するようにしているの
で、回折格子によって選択される発振波長を安定かつ高
効率に出力することができるという効果を奏する。

【０２１０】また、請求項１８の発明によれば、出射端
面および／または反射端面の傾斜を、出射端面および／
または反射端面を活性層に対して傾斜させることで実現
しているので、回折格子によって選択される発振波長を
安定かつ高効率に出力する半導体レーザ装置を簡易な構
成で得ることができるという効果を奏する。

【０２１１】また、請求項１９の発明によれば、前記回
折格子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モー
ドの本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上
含まれるようにし、高出力のレーザ光を出力するように
しているので、高出力の半導体レーザ装置であっても、
回折格子によって選択される発振波長を安定かつ高効率
に出力することができるという効果を奏する。

【０２１２】また、請求項２０の発明によれば、反射端
面側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、３００
μｍ以下としているので、２本以上の発振縦モードを容
易に生成でき、かつ光出力の効率を向上させることがで
きるという効果を奏する。

【０２１３】また、請求項２１の発明によれば、反射端
面側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、前記共
振器長の（３００／１３００）倍の値以下としているの
で、任意の共振器長に対しても、２本以上の発振縦モー
ドを容易に生成でき、かつ高出力の光出力効率を向上さ
せることができるという効果を奏する。

【０２１４】また、請求項２２の発明によれば、前記回
折格子は、該回折格子の結合係数と回折格子長との乗算
値が０．３以下とし、駆動電流−光出力特性の線形性を
良好にし、光出力の安定性を高めるようにしているの
で、発振波長の駆動電流依存性を小さくすることがで
き、出力安定性の高い半導体レーザ装置を実現すること
ができるという効果を奏する。

【０２１５】また、請求項２３の発明によれば、前記回
折格子のグレーティング周期をランダムあるいは所定周
期で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生さ
せ、発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしてい
るので、発振波長スペクトルの半値幅内に含まれる発振
縦モード数の増大を容易に行うことができ、安定かつ高
効率の半導体レーザ装置を実現することができるという
効果を奏する。

【０２１６】また、請求項２４の発明によれば、前記反
射端面と前記反射端面との間に形成された活性層によっ
て形成された共振器の長さを、８００μｍ以上とし、高
出力動作を可能としているので、高出力動作を可能に
し、回折格子によって選択される発振波長を安定かつ高
効率に出力することができるという効果を奏する。

【０２１７】また、請求項２５の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
該半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていな
いため、光軸合わせなどを行う必要がなく、半導体レー
ザモジュールの組立が容易になるとともに、機械的振動
などによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安
定したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力し、さ
らに低コスト化を実現することができる半導体レーザモ
ジュールを実現することができるという効果を奏する。

【０２１８】また、請求項２６の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
いるため、インライン式のファイバ型と異なり、偏波依
存アイソレータを使用することができ、挿入損失が小さ
く、さらにＲＩＮが小さい半導体レーザモジュールを実
現することができるという効果を奏する。

【０２１９】また、請求項２７の発明によれば、請求項
１〜２４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置、あ
るいは請求項２５または２６に記載の半導体レーザモジ
ュールを広帯域ラマン増幅用の励起光源として用い、上
述した各半導体レーザ装置あるいは各半導体レーザモジ
ュールの作用効果を奏するようにし、回折格子によって
選択される発振波長を安定かつ高効率に出力することが
できるという効果を奏する。

【０２２０】また、請求項２８の発明によれば、請求項
１〜２４のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置、あ
るいは請求項２５または２６に記載の半導体レーザモジ
ュールを、広帯域ラマン増幅用の励起光源であって、前
方励起用光源あるいは双方向励起方式における前方励起
用光源として用い、上述した各半導体レーザ装置あるい
は各半導体レーザモジュールの作用効果を奏するように
し、回折格子によって選択される発振波長を安定かつ高
効率に出力する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】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置を斜めからみた破断図である。

【図２】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の構成を示す長手方向の縦断面図である。

【図３】図２に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面
図である。

【図４】図１に示した半導体レーザ装置の発振波長スペ
クトルと発振縦モードとの関係を示す図である。

【図５】単一発振モードと複数発振縦モードとのレーザ
光出力パワーの関係および誘導ブリルアン散乱の閾値を
示す図である。

【図６】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の製造工程の一部を示す断面図である。

【図７】図６に示した半導体レーザ装置が形成される半
導体ウェハの平面図である。

【図８】この発明の実施の形態２である半導体レーザ装
置の構成を示す長手方向の縦断面図である。

【図９】この発明の実施の形態３である半導体レーザ装
置の構成を示す長手方向の縦断面図である。

【図１０】回折格子に適用されるチャープドグレーティ
ングの構成を示す図である。

【図１１】回折格子にチャープドグレーティングを適用
した場合における発振波長スペクトルを示す図である。

【図１２】周期揺らぎのあるグレーティングの変形例を
示す図である。

【図１３】ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層に隣接する
光導波路内に回折格子を設けた半導体レーザ装置に構成
を示す図である。

【図１４】出射面の反射率の算出について説明する説明
図である。

【図１５】この発明の実施の形態４である半導体レーザ
装置の概要構成を示す斜視図である。

【図１６】この発明の実施の形態４である半導体レーザ
装置の構成を示す長手方向の縦断面図である。

【図１７】図１６に示した半導体レーザ装置のＢ−Ｂ線
断面図である。

【図１８】出射側反射膜がＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層に対して直交する場合における、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層近傍の横断面図を示す図である。

【図１９】出射側反射膜がＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層に対して角度を有する場合における、ＧＲＩＮ−Ｓ
ＣＨ−ＭＱＷ活性層近傍の横断面図を示す図である。

【図２０】図１５に示した半導体レーザ装置の発振波長
スペクトルと発振縦モードとの関係を示す図である。

【図２１】単一発振縦モードと複数発振縦モードとのレ
ーザ光出力パワーの関係および誘導ブリルアン散乱の閾
値を示す図である。

【図２２】予め出射側反射膜に対応する領域を避けてｐ
側電極を形成する製造方法を説明する図である（その
１）。

【図２３】予め出射側反射膜に対応する領域を避けてｐ
側電極を形成する製造方法を説明する図である（その
２）。

【図２４】予め出射側反射膜に対応する領域を避けてｐ
側電極を形成する製造方法を説明する図である（その
３）。

【図２５】ｐ側電極を形成した後に出射側反射膜に対応
する領域を除去する製造方法を説明する図である（その
１）。

【図２６】ｐ側電極を形成した後に出射側反射膜に対応
する領域を除去する製造方法を説明する図である（その
２）。

【図２７】回折格子に適用されるチャープドグレーティ
ングの構成を示す図である。

【図２８】回折格子にチャープドグレーティングを適用
した場合における発振波長スペクトルを示す図である。

【図２９】周期揺らぎのあるグレーティングの変形例を
示す図である。

【図３０】活性層の長手方向に対して角度を有する光反
射端面を設けた半導体レーザ装置の活性層近傍の横断面
図である。

【図３１】活性層の長手方向に対して傾斜した光反射端
面および光出射端面を設けた半導体レーザ装置の活性層
近傍の横断面図である。

【図３２】劈開によって光反射端面および光出射端面に
傾斜を持たせた半導体レーザ装置の活性層近傍の横断面
図である。

【図３３】反射端面を劈開して形成し、出射端面をエッ
チングによって形成した半導体レーザ装置の活性層近傍
の横断面図を示す図である。

【図３４】この発明の実施の形態６である半導体レーザ
装置の概要構成を示す斜視図である。

【図３５】図３４に示した半導体レーザ装置の長手方向
の縦断面図である。

【図３６】ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層に隣接する
光導波路内に回折格子を設けた半導体レーザ装置の光出
射端面を傾斜させた場合の構成を示す図である。

【図３７】出射面の反射率の算出について説明する説明
図である。

【図３８】この発明の実施の形態７である半導体レーザ
モジュールの構成を示す縦断面図である。

【図３９】この発明の実施の形態７であるラマン増幅器
の構成を示すブロック図である。

【図４０】図３９に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。

【図４１】図３９に示したラマン増幅器の変形例であっ
て、前方励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示す
ブロック図である。

【図４２】図４１に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。

【図４３】図３９に示したラマン増幅器の変形例であっ
て、双方向励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示
すブロック図である。

【図４４】図４３に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。

【図４５】図３９〜図４４に示したラマン増幅器を用い
たＷＤＭ通信システムの概要構成を示すブロック図であ
る。

【図４６】従来のラマン増幅器の概要構成を示すブロッ
ク図である。

【図４７】図４６に示したラマン増幅器に用いた半導体
レーザモジュールの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−Ｉｎｐバッファ層 ３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４ ｐ−ＩｎＰスペーサ層 ６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ７ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ８ ｐ−ＩｎＰブロッキング層 ９ ｎ−ＩｎＰブロッキング層 １０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １３，１３ｗ 回折格子 １４ 反射膜 １４ａ，１５ａ 劈開面 １４ｂ，１５ｂ エッチング面 １５ 出射側反射膜 １６，１７ 光導波路層 ２０ 半導体レーザ装置 ２５ エッチング領域 ２６ ＳｉＮ層 ３０ 発振波長スペクトル ３１〜３３ 発振縦モード ４５ 複合発振波長スペクトル １０１ ｎ−ＩｎＰ基板 １０２ ｎ−Ｉｎｐバッファ層 １０３，１０３ａ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 １０４ ｐ−ＩｎＰスペーサ層 １０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １０８ ｐ−ＩｎＰブロッキング層 １０９ ｎ−ＩｎＰブロッキング層 １１０ ｐ側電極 １１１ ｎ側電極 １１３，１１３ａ，１１３ｂ 回折格子 １１４，１１４ａ 反射膜 １１５，１１５ａ，１１５ｂ 出射側反射膜 １１６，１１７ 光導波路層 １１８，１１９ マスク １２０〜１２６ 半導体レーザ装置 １３０ 発振波長スペクトル １３１〜１３３ 発振縦モード １４５ 複合発振波長スペクトル １５０，１６０ａ〜１６０ｄ，１６０ａ´〜１６０ｄ´
半導体レーザモジュール １５２ 第１レンズ １５３，１６３，１６６ アイソレータ １５４ 第２レンズ １５５ 光ファイバ １５６ 電流モニタ １５７ ベース １５７ａ ヒートシンク １５８ ペルチェ素子 １５８ａ サーミスタ １５９ パッケージ １６１ａ，１６１ｂ，１６１ａ´，１６１ｂ´ 偏波合
成カプラ １６２，１６５，１６２´，１６５´ ＷＤＭカプラ １６４ 増幅用ファイバ １６７ モニタ光分配用カプラ １６８ 制御回路 １６９ 信号光入力ファイバ １７０ 信号光出力ファイバ １７１ 偏波面保持ファイバ １８１，１８３ ラマン増幅器 Ｌｇ， 回折格子長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 DA10 EA28 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ05 KK30 PP07 QQ07 YY17 5F073 AA22 AA45 AA65 AA74 AA81 AB27 AB28 AB30 CA12 EA15 FA02 FA06

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜
   と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形
   成された活性層に沿った近傍に部分的に設けられた回折
   格子を有し、少なくとも該回折格子による波長選択特性
   によって所望の発振縦モードをもつレーザ光を出力する
   半導体レーザ装置において、 基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜角度
   をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半導体基板上に
   前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子が設けられた
   前記レーザ光の出射端面および／または前記レーザ光の
   反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に対し
   て前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成されることを特
   徴とする半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 レーザ光を発光する活性層の出力側また
   は反射側あるいは出力側および反射側の双方に回折格子
   を設け、少なくとも該回折格子による波長選択特性によ
   って所望の発振縦モードをもつレーザ光を出力する半導
   体レーザ装置において、 基準結晶面が前記レーザ光の出射方向に所定の傾斜角度
   をもつ半導体基板を用い、少なくとも該半導体基板上に
   前記活性層を結晶成長させ、前記回折格子が設けられた
   前記レーザ光の出射端面および／または前記レーザ光の
   反射端面は、前記レーザ光の出射方向に垂直な面に対し
   て前記傾斜角度の角度分、傾斜して形成されることを特
   徴とする半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 前記回折格子は、前記レーザ光の出射端
   面側に設けられ、 前記レーザ光の反射端面は、前記レーザ光の出射方向に
   垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の
   半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 前記回折格子は、前記レーザ光の出射端
   面側および前記レーザ光の反射端面側に設けられること
   を特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装
   置。
5. 【請求項５】 前記回折格子は、前記レーザ光の反射端
   面側に設けられ、 前記レーザ光の出射端面は、前記レーザ光の出射方向に
   垂直であることを特徴とする請求項１または２に記載の
   半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 前記傾斜角度の値は、３°以上、１５°
   以内であ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】 前記回折格子は、複数の当該半導体レー
   ザ装置を半導体基板上に一括形成して製造する際、該回
   折格子を対向配置させ、隣接した１つの回折格子として
   形成し、および／または前記レーザ光の出射方向に垂直
   な面を形成するエッチング領域を隣接した１つのエッチ
   ング領域として形成することを特徴とする請求項１〜６
   のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 前記所望の発振縦モードの本数は、発振
   波長スペクトルの半値幅内に２本以上含まれることを特
   徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の半導体レ
   ーザ装置。
9. 【請求項９】 前記レーザ光の出射側端面に形成される
   前記回折格子は、回折格子長が３００μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の半
   導体レーザ装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザ光の出射側端面に形成され
    る前記回折格子の回折格子長は、前記共振器長の（３０
    ０／１３００）倍の値以下であることを特徴とする請求
    項１〜９のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
11. 【請求項１１】 前記レーザ光の出射側端面に形成され
    る前記回折格子は、該回折格子の結合係数と回折格子長
    との乗算値が０．３以下であることを特徴とする請求項
    １〜１０のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
12. 【請求項１２】 前記回折格子は、グレーティング周期
    をランダムあるいは所定周期で変化させたことを特徴と
    する請求項１〜１１のいずれか一つに記載の半導体レー
    ザ装置。
13. 【請求項１３】 前記第１反射膜と前記第２反射膜との
    間に形成された活性層によって形成された共振器の長さ
    は、８００μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜
    １２のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
14. 【請求項１４】 レーザ光の出射端面と該レーザ光の反
    射端面との間に形成された活性層の近傍に沿って部分的
    に設けられた回折格子を有し、少なくとも該回折格子に
    よる波長選択特性によって所望の発振縦モードをもつレ
    ーザ光を出力する半導体レーザ装置において、 前記出射端面が形成する面に対する法線は、前記レーザ
    光の出射方向に対して傾斜することを特徴とする半導体
    レーザ装置。
15. 【請求項１５】 レーザ光の出射端面と該レーザ光の反
    射端面との間に形成された活性層の近傍に沿って部分的
    に設けられた回折格子を有し、少なくとも該回折格子に
    よる波長選択特性によって所望の発振縦モードをもつレ
    ーザ光を出力する半導体レーザ装置において、 前記反射端面が形成する面に対する法線は、前記レーザ
    光の出射方向に対して傾斜することを特徴とする半導体
    レーザ装置。
16. 【請求項１６】 レーザ光の出射端面と該レーザ光の反
    射端面との間に形成された活性層の近傍に沿って部分的
    に設けられた回折格子を有し、少なくとも該回折格子に
    よる波長選択特性によって所望の発振縦モードをもつレ
    ーザ光を出力する半導体レーザ装置において、 前記出射端面および前記反射端面が形成する面に対する
    法線は、前記レーザ光の出射方向に対してそれぞれ傾斜
    することを特徴とする半導体レーザ装置。
17. 【請求項１７】 前記出射端面および／または前記反射
    端面が形成する面は、前記活性層が形成する面に対して
    垂直であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれ
    か一つに記載の半導体レーザ装置。
18. 【請求項１８】 前記出射端面および／または前記反射
    端面が形成する面は、前記活性層が形成する面に対して
    傾斜していることを特徴とする請求項１４〜１６のいず
    れか一つに記載の半導体レーザ装置。
19. 【請求項１９】 前記所望の発振縦モードの本数は、発
    振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含まれることを
    特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一つに記載の半
    導体レーザ装置。
20. 【請求項２０】 前記回折格子は、回折格子長が３００
    μｍ以下であることを特徴とする請求項１４〜１９のい
    ずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
21. 【請求項２１】 前記回折格子の回折格子長は、前記共
    振器長の（３００／１３００）倍の値以下であることを
    特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の半
    導体レーザ装置。
22. 【請求項２２】 前記回折格子は、該回折格子の結合係
    数と回折格子長との乗算値が０．３以下であることを特
    徴とする請求項１４〜２１のいずれか一つに記載の半導
    体レーザ装置。
23. 【請求項２３】 前記回折格子は、グレーティング周期
    をランダムあるいは所定周期で変化させたことを特徴と
    する請求項１４〜２２のいずれか一つに記載の半導体レ
    ーザ装置。
24. 【請求項２４】 前記出射端面と前記反射端面との間に
    形成された活性層によって形成された共振器の長さは、
    ８００μｍ以上であることを特徴とする請求項１４〜２
    ３のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
25. 【請求項２５】 請求項１〜２４のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置と、 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行
    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。
26. 【請求項２６】 前記半導体レーザ装置の温度を制御す
    る温度制御装置と、 前記光結合レンズ系内に配置され、光ファイバ側からの
    反射戻り光の入射を抑制するアイソレータと、 をさらに備えたことを特徴とする請求項２５に記載の半
    導体レーザモジュール。
27. 【請求項２７】 請求項１〜２４のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置、あるいは請求項２５または２６に
    記載の半導体レーザモジュールを広帯域ラマン増幅用の
    励起光源として用いたことを特徴とするラマン増幅器。
28. 【請求項２８】 請求項１〜２４のいずれか一つに記載
    の半導体レーザ装置、あるいは請求項２５または２６に
    記載の半導体レーザモジュールは、広帯域ラマン増幅用
    の励起光源であって、前方励起用光源あるいは双方向励
    起方式における前方励起用光源として用いられることを
    特徴とするラマン増幅器。