JP2003283046A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

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JP2003283046A
JP2003283046A JP2002081016A JP2002081016A JP2003283046A JP 2003283046 A JP2003283046 A JP 2003283046A JP 2002081016 A JP2002081016 A JP 2002081016A JP 2002081016 A JP2002081016 A JP 2002081016A JP 2003283046 A JP2003283046 A JP 2003283046A
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JP
Japan
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layer
intermediate layer
semiconductor laser
laser device
sch
Prior art date
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Application number
JP2002081016A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Miki
淳 三木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element suitable for the forward direction excitation light source of a Raman amplifier. <P>SOLUTION: The semiconductor laser element 100 is provided with an active layer 45 of multiplex quantum well structure and separate closing heterodyne structure (SCH) layers 42, 44, 45, 52 which are provided above and below the active layer 45. The upper surface of the SCH layer 52 positioned at the uppermost position is coated with a lower intermediate layer 15a. An upper intermediate layer 15b is attached to the upper surface of the lower intermediate layer 15a. The upper surface of the upper intermediate layer 15b is coated with an upper clad layer 16. A uniform diffraction grid 36 is provided in an interface between the upper intermediate layer 15b and the clad layer 16 along the active layer 45. The semiconductor laser element oscillates in multimode oscillation whereby the output light of the same is hardly scattered in an optical fiber. Further, the semiconductor laser element has low RIN and excellent in wave length stability also. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振を行う
半導体レーザ素子に関し、特に、ラマンアンプの励起光
源に適した半導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device that oscillates a laser, and more particularly to a semiconductor laser device suitable as a pumping light source for a Raman amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】ラマンアンプの励起光源としては、外部
グレーティング共振器型の半導体レーザが知られてい
る。これは、ファブリペロー(FP)型レーザの一方の
ファセットを低反射コーティングし、他方のファセット
とFP型レーザの外部に配置されたグレーティング(回
折格子)とで外部共振器を構成するレーザである。最近
では、外部グレーティングとして、ファイバブラッググ
レーティング(FBG)がしばしば使用されている。こ
のような外部FBG共振器型レーザには、波長選択性が
よいという利点がある。また、外部FBG共振器型レー
ザには、FP型レーザに比べて発振波長の電流依存性・
温度依存性が小さいという利点もある。
2. Description of the Related Art An external grating resonator type semiconductor laser is known as a pumping light source for a Raman amplifier. This is a laser in which one facet of a Fabry-Perot (FP) type laser has a low reflection coating, and the other facet and a grating (diffraction grating) arranged outside the FP type laser constitute an external resonator. Recently, a fiber Bragg grating (FBG) is often used as an external grating. Such an external FBG resonator type laser has an advantage of having good wavelength selectivity. In addition, the external FBG resonator type laser has a current dependence of the oscillation wavelength compared to the FP type laser.
There is also an advantage that the temperature dependence is small.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ラマンアンプの高性能
化のためには、信号光に対して順方向と逆方向の双方か
ら励起光を加える双方向励起方式が望ましい。順方向励
起では、励起光源の雑音特性が信号光に強く影響する。
したがって、相対雑音強度(RIN)の極めて低い励起
光源が必要となる。外部FBG共振器型レーザは、優れ
た波長安定性を有するが、ラマンアンプの順方向励起に
十分なほどRINを低くすることは難しい。実際、その
ような低RINの外部FBG共振器型レーザは、いまだ
実現されていない。
In order to improve the performance of the Raman amplifier, a bidirectional pumping system in which pumping light is added to the signal light from both the forward direction and the backward direction is desirable. In forward pumping, the noise characteristics of the pumping light source strongly affect the signal light.
Therefore, an excitation light source having an extremely low relative noise intensity (RIN) is required. The external FBG resonator laser has excellent wavelength stability, but it is difficult to make RIN low enough for forward pumping of the Raman amplifier. In fact, such low RIN external FBG cavity lasers have not yet been realized.

【0004】そこで、本発明は、ラマンアンプの順方向
励起光源に適した半導体レーザ素子の提供を課題とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device suitable for a forward pumping light source of a Raman amplifier.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、(a)第1の導電型の半導体からなる基板と、
(b)基板の上面側に設けられ、第1導電型の半導体か
らなる下部クラッド層と、(c)下部クラッド層の上に
設けられた下部分離閉じ込めヘテロ構造層と、(d)下
部分離閉じ込めヘテロ構造層の上に設けられ、多重量子
井戸構造を有する活性層と、(e)活性層の上に設けら
れた上部分離閉じ込めヘテロ構造層と、(f)上部分離
閉じ込めヘテロ構造層の上面に被着された下部中間層
と、(g)下部中間層の上面に被着された上部中間層
と、(h)上部中間層の上面に被着され、第1導電型と
異なる第2の導電型の半導体からなる上部クラッド層
と、(i)上部クラッド層の上に設けられた上部電極
と、(j)基板の下面側に設けられた下部電極とを備え
ている。
A semiconductor laser device according to the present invention comprises: (a) a substrate made of a semiconductor of a first conductivity type;
(B) a lower clad layer provided on the upper surface side of the substrate and made of a semiconductor of the first conductivity type; (c) a lower separated confinement heterostructure layer provided on the lower clad layer; and (d) a lower separated confinement. An active layer having a multiple quantum well structure provided on the heterostructure layer, (e) an upper isolation confinement heterostructure layer provided on the active layer, and (f) an upper surface of the upper isolation confinement heterostructure layer. A deposited lower intermediate layer, (g) an upper intermediate layer deposited on the upper surface of the lower intermediate layer, and (h) a second conductive layer deposited on the upper surface of the upper intermediate layer and different from the first conductivity type. An upper clad layer made of a semiconductor of the type, (i) an upper electrode provided on the upper clad layer, and (j) a lower electrode provided on the lower surface side of the substrate.

【0006】下部中間層は、上部分離閉じ込めヘテロ構
造層よりも低い屈折率を有している。上部中間層は、下
部中間層および上部クラッド層よりも高い屈折率を有し
ている。上部中間層と上部クラッド層との界面には、活
性層に沿って回折格子が設けられている。この回折格子
は、活性層の全長に沿っていてもよいし、活性層の長さ
の一部分のみに沿っていてもよい。また、この回折格子
は、均一回折格子であってもよいし、チャープ回折格子
であってもよい。本発明の半導体レーザ素子は、発振縦
モードが2本以上の発光スペクトラムを有する。つま
り、本発明の半導体レーザ素子は、マルチモード(縦多
モード)のレーザ発振をする。
The lower intermediate layer has a lower index of refraction than the upper isolated confinement heterostructure layer. The upper intermediate layer has a higher refractive index than the lower intermediate layer and the upper cladding layer. A diffraction grating is provided along the active layer at the interface between the upper intermediate layer and the upper cladding layer. This diffraction grating may be along the entire length of the active layer, or may be along only a part of the length of the active layer. The diffraction grating may be a uniform diffraction grating or a chirp diffraction grating. The semiconductor laser device of the present invention has an emission spectrum of two or more oscillation longitudinal modes. That is, the semiconductor laser device of the present invention performs multimode (longitudinal multimode) laser oscillation.

【0007】本発明の半導体レーザ素子は、0.8未満
の規格化結合係数を有していてもよい。また、本発明の
半導体レーザ素子は、低反射コートが施された前端面
と、前端面に対向し、高反射コートが施された後端面を
更に備えていてもよい。基板、下部クラッド層、下部中
間層および上部クラッド層がInPから構成され、下部
分離閉じ込めヘテロ構造層、活性層、上部分離閉じ込め
ヘテロ構造層および上部中間層がInGaAsPから構
成されていてもよい。下部分離閉じ込めヘテロ構造層、
活性層、上部分離閉じ込めヘテロ構造層、下部中間層お
よび上部中間層はメサ構造を有していてもよい。
The semiconductor laser device of the present invention may have a normalized coupling coefficient of less than 0.8. The semiconductor laser device of the present invention may further include a front end face having a low reflection coating and a rear end face facing the front end face and having a high reflection coating. The substrate, the lower clad layer, the lower intermediate layer and the upper clad layer may be made of InP, and the lower isolated confinement heterostructure layer, the active layer, the upper isolated confinement heterostructure layer and the upper intermediate layer may be made of InGaAsP. Bottom isolation confinement heterostructure layer,
The active layer, the upper separate confinement heterostructure layer, the lower intermediate layer and the upper intermediate layer may have a mesa structure.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明する前
に、本発明の概要を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention, the outline of the present invention will be described.

【0009】分布帰還型(DFB)半導体レーザは、波
長安定性が高く、RINが低いという特性を有してい
る。この点は、ラマンアンプの順方向励起光源に適して
いる。しかし、既存のDFBレーザをラマンアンプの励
起光源として実際に使用すると、十分な励起光パワーを
維持できない。これは、DFBレーザ光が光ファイバの
内部でブルリアン散乱を起こすからである。
The distributed feedback (DFB) semiconductor laser has characteristics of high wavelength stability and low RIN. This point is suitable for the forward pumping light source of the Raman amplifier. However, when the existing DFB laser is actually used as the pumping light source for the Raman amplifier, it is impossible to maintain sufficient pumping light power. This is because the DFB laser light causes Brillouin scattering inside the optical fiber.

【0010】DFBレーザ光のブルリアン散乱が顕著な
のは、DFBレーザがシングルモード発振(縦単一モー
ド発振)するからである。そこで、本発明者は、DFB
レーザと同じように回折格子を有し、それでいてマルチ
モード発振(縦多モード発振)をする半導体レーザ素子
を考案した。これが、本発明の半導体レーザ素子であ
る。
The Brillouin scattering of the DFB laser light is remarkable because the DFB laser oscillates in a single mode (longitudinal single mode oscillation). Therefore, the present inventor
We have devised a semiconductor laser device that has a diffraction grating similar to a laser, and yet performs multimode oscillation (longitudinal multimode oscillation). This is the semiconductor laser device of the present invention.

【0011】本発明者は、既存のDFBレーザと同様の
構造を有する半導体レーザ素子であっても、低い規格化
結合係数を有するものはマルチモード発振することを見
出した。特に、規格化結合係数が0.8未満だと、マル
チモード発振しやすい。規格化結合係数はκLと表され
ることが多い。ここで、κは結合係数、Lは回折格子の
長さである。「半導体レーザ」(応用物理学会 編/伊
賀健一 編著、オーム社)によれば、結合係数κは、お
のおの反対方向に伝搬する光が回折格子により回折され
て単位長さ当たりに結合し合う程度を示す。
The present inventor has found that even a semiconductor laser device having a structure similar to that of an existing DFB laser has a low standardized coupling coefficient and multimode oscillation occurs. In particular, if the normalized coupling coefficient is less than 0.8, multimode oscillation is likely to occur. The normalized coupling coefficient is often expressed as κL. Here, κ is the coupling coefficient and L is the length of the diffraction grating. According to "semiconductor laser" (edited by the Japan Society of Applied Physics / edited by Kenichi Iga, Ohmsha), the coupling coefficient κ is the degree to which light propagating in opposite directions is diffracted by a diffraction grating and is coupled per unit length. Show.

【0012】本発明の半導体レーザ素子は、分離閉じ込
めヘテロ(SCH)構造を有している。このとき、SC
H層とクラッド層との界面に回折格子を形成することが
考えられる。しかし、この場合、SCH構造への十分な
光閉じ込めを達成し、なおかつ規格化結合係数κLを小
さい値に制御することは容易ではない。SCH層とクラ
ッド層との屈折率差が小さいと、両者の界面に設けられ
た回折格子のκLは小さくなるが、同時に光閉じ込め率
も低下するからである。
The semiconductor laser device of the present invention has a separate confinement hetero (SCH) structure. At this time, SC
It is conceivable to form a diffraction grating at the interface between the H layer and the cladding layer. However, in this case, it is not easy to achieve sufficient optical confinement in the SCH structure and control the normalized coupling coefficient κL to a small value. This is because if the difference in the refractive index between the SCH layer and the cladding layer is small, κL of the diffraction grating provided at the interface between them will be small, but at the same time the optical confinement ratio will also be decreased.

【0013】そこで、本発明者は、光閉じ込めを劣化さ
せることなくκLを小さい値に容易に制御できる構造を
考案した。すなわち、本発明では、SCH層とクラッド
層との間に下部中間層および上部中間層を設け、上部中
間層とクラッド層との界面に回折格子を設ける。下部中
間層は、SCH層よりも屈折率が低い。このため、SC
H構造への光閉じ込めが強化される。上部中間層は、下
部中間層およびクラッド層よりも高い屈折率を有してい
る。このため、上部中間層に光の一部が閉じ込められ
る。ただし、SCH構造への光閉じ込めが強化されてい
るため、上部中間層への光結合は強くない。したがっ
て、上部中間層に回折格子を設けると、小さなκLが得
られる。このように、本発明は、SCH構造への良好な
光閉じ込めと小さなκLの双方を達成できる。
Therefore, the present inventor has devised a structure in which κL can be easily controlled to a small value without deteriorating the optical confinement. That is, in the present invention, the lower intermediate layer and the upper intermediate layer are provided between the SCH layer and the cladding layer, and the diffraction grating is provided at the interface between the upper intermediate layer and the cladding layer. The lower intermediate layer has a lower refractive index than the SCH layer. Therefore, SC
Light confinement in the H structure is enhanced. The upper intermediate layer has a higher refractive index than the lower intermediate layer and the cladding layer. Therefore, part of the light is confined in the upper intermediate layer. However, since the optical confinement in the SCH structure is enhanced, the optical coupling to the upper intermediate layer is not strong. Therefore, if a diffraction grating is provided in the upper intermediate layer, a small κL can be obtained. Thus, the present invention can achieve both good optical confinement to the SCH structure and small κL.

【0014】本発明の半導体レーザ素子では、活性層に
沿って回折格子が設けられている。このため、マルチモ
ードではあるが線幅(発光スペクトラム幅)の十分に狭
いレーザ光を生成できる。本発明の半導体レーザ素子
は、DFBレーザと同様に、波長安定性が高く、RIN
が低い。マルチモード発振するから、光ファイバ内のブ
ルリアン散乱も抑えられる。したがって、本発明の半導
体レーザ素子は、ラマンアンプの励起光源として好適で
ある。
In the semiconductor laser device of the present invention, the diffraction grating is provided along the active layer. For this reason, it is possible to generate laser light in a multi-mode, but with a sufficiently narrow line width (light emission spectrum width). Like the DFB laser, the semiconductor laser device of the present invention has high wavelength stability, and
Is low. Since the multi-mode oscillation occurs, the Brillouin scattering in the optical fiber can be suppressed. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention is suitable as a pumping light source for a Raman amplifier.

【0015】以下、添付図面を参照しながら本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同
一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のもの
と必ずしも一致しない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, for convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.

【0016】図1は、本実施形態の半導体レーザ素子1
00の構造を示す斜視図である。半導体レーザ素子10
0は、基板10の上面に順次に被着された下部クラッド
層12、多重量子井戸−分離閉じ込め構造(MQW−S
CH)層14、下部中間層15a、上部中間層15bお
よび第1上部クラッド層16を備えている。これらは、
いずれもメサ型の半導体層である。基板10および下部
クラッド層12は、いずれもn−InPから構成されて
いる。MQW−SCH層14および上部中間層15b
は、4元化合物半導体のInGaAsPから構成されて
いる。下部中間層15aおよび第1上部クラッド層16
は、p−InPから構成されている。下部クラッド層1
2の厚さは5000Åであり、第1上部クラッド層16
の厚さは1000Åである。MQW−SCH層14、お
よび中間層15a、15bの詳細については、後述す
る。
FIG. 1 shows a semiconductor laser device 1 according to this embodiment.
It is a perspective view which shows the structure of 00. Semiconductor laser device 10
Reference numeral 0 denotes a lower cladding layer 12 sequentially deposited on the upper surface of the substrate 10, a multiple quantum well-separation confinement structure (MQW-S).
The CH) layer 14, the lower intermediate layer 15a, the upper intermediate layer 15b, and the first upper cladding layer 16 are provided. They are,
Both are mesa-type semiconductor layers. Both the substrate 10 and the lower cladding layer 12 are made of n-InP. MQW-SCH layer 14 and upper intermediate layer 15b
Is composed of quaternary compound semiconductor InGaAsP. Lower intermediate layer 15a and first upper clad layer 16
Is composed of p-InP. Lower clad layer 1
2 has a thickness of 5000 Å, and the first upper cladding layer 16
Has a thickness of 1000Å. Details of the MQW-SCH layer 14 and the intermediate layers 15a and 15b will be described later.

【0017】下部クラッド層12、MQW−SCH層1
4、中間層15a、15bおよび第1上部クラッド層1
6の両側面は、埋め込み層18によって覆われている。
埋め込み層18はp−InPから構成されている。埋め
込み層18の上には、電流ブロック層20が設けられて
いる。電流ブロック層20は、n−InPから構成され
ている。第1上部クラッド層16、埋め込み層18、お
よび電流ブロック層20の上には、第2上部クラッド層
22が被着されている。第2上部クラッド層22の厚さ
は、約15000Åである。第2上部クラッド層22
は、p−InPから構成されている。このように、n型
の電流ブロック層20が、p型の第2上部クラッド層2
2とp型の埋め込み層18との間に介在している。
Lower clad layer 12, MQW-SCH layer 1
4, the intermediate layers 15a and 15b and the first upper cladding layer 1
Both side surfaces of 6 are covered with a buried layer 18.
The buried layer 18 is composed of p-InP. A current blocking layer 20 is provided on the buried layer 18. The current block layer 20 is composed of n-InP. A second upper cladding layer 22 is deposited on the first upper cladding layer 16, the buried layer 18, and the current blocking layer 20. The thickness of the second upper cladding layer 22 is about 15000Å. Second upper clad layer 22
Is composed of p-InP. As described above, the n-type current blocking layer 20 serves as the p-type second upper cladding layer 2
2 and the p-type buried layer 18 are interposed.

【0018】第2上部クラッド層22の上面には、コン
タクト層24が被着されている。コンタクト層24の厚
さは、約5000Åである。コンタクト層24は、p+
−InGaAsから構成されている。コンタクト層24
の上面には、上部電極層28が被着されている。基板1
0の下面には、下部電極層30が被着されている。コン
タクト層24に隣接する第2上部クラッド層22は、第
1上部クラッド層16よりも高いp型導電性を有してい
てもよい。下部電極層30に隣接する基板10は、下部
クラッド層12よりも高いn型導電性を有していてもよ
い。
A contact layer 24 is deposited on the upper surface of the second upper cladding layer 22. The thickness of the contact layer 24 is about 5000Å. The contact layer 24 is p +
-It is composed of InGaAs. Contact layer 24
An upper electrode layer 28 is deposited on the upper surface of the. Board 1
A lower electrode layer 30 is deposited on the lower surface of the layer 0. The second upper cladding layer 22 adjacent to the contact layer 24 may have higher p-type conductivity than the first upper cladding layer 16. The substrate 10 adjacent to the lower electrode layer 30 may have n-type conductivity higher than that of the lower clad layer 12.

【0019】第1上部クラッド層16、第2上部クラッ
ド層22および下部クラッド層12は、MQW−SCH
層14で発生した光をMQW−SCH層14および上部
中間層15b内に閉じ込めるためのものである。したが
って、これらのクラッド層は、MQW−SCH層14お
よび上部中間層15bよりも低い屈折率を有している。
The first upper clad layer 16, the second upper clad layer 22 and the lower clad layer 12 are formed of MQW-SCH.
It is for confining the light generated in the layer 14 in the MQW-SCH layer 14 and the upper intermediate layer 15b. Therefore, these cladding layers have a lower refractive index than the MQW-SCH layer 14 and the upper intermediate layer 15b.

【0020】以下では、図2を参照しながら、MQW−
SCH層14、下部中間層15a、および上部中間層1
5bの構造を詳細に説明する。図2は、MQW−SCH
層14および中間層15a、15bのバンドギャップ波
長の分布を示す図である。図2において、縦軸(x)は
半導体レーザ素子100の垂直方向(厚さ方向)距離を
示し、横軸(λg)はバンドギャップ波長を示してい
る。
In the following, referring to FIG. 2, MQW-
SCH layer 14, lower intermediate layer 15a, and upper intermediate layer 1
The structure of 5b will be described in detail. FIG. 2 shows MQW-SCH
It is a figure which shows the distribution of the band gap wavelength of the layer 14 and the intermediate | middle layers 15a and 15b. In FIG. 2, the vertical axis (x) represents the vertical (thickness direction) distance of the semiconductor laser device 100, and the horizontal axis (λ g ) represents the bandgap wavelength.

【0021】図2に示されるように、MQW−SCH層
14は、下部クラッド層12から下部中間層15aへ向
かって、第1SCH層42、第2SCH層44、活性層
45、第3SCH層50および第4SCH層52が順次
に積層された多層半導体である。各層は、4元化合物半
導体のInGaAsPで構成されている。
As shown in FIG. 2, the MQW-SCH layer 14 includes a first SCH layer 42, a second SCH layer 44, an active layer 45, a third SCH layer 50 and a third SCH layer 50 from the lower cladding layer 12 toward the lower intermediate layer 15a. It is a multilayer semiconductor in which the fourth SCH layer 52 is sequentially stacked. Each layer is composed of quaternary compound semiconductor InGaAsP.

【0022】第1SCH層42と第4SCH層52は、
対になって分離閉じ込めヘテロ構造を形成している。第
1SCH層42と第4SCH層52は、同じバンドギャ
ップを有する。本実施形態では、第1SCH層42と第
4SCH層52は、ともに1.05μmのバンドギャッ
プ波長を有している。
The first SCH layer 42 and the fourth SCH layer 52 are
Paired to form a separate confinement heterostructure. The first SCH layer 42 and the fourth SCH layer 52 have the same band gap. In the present embodiment, both the first SCH layer 42 and the fourth SCH layer 52 have a bandgap wavelength of 1.05 μm.

【0023】第2SCH層44と第3SCH層50も、
対になって分離閉じ込めヘテロ構造を形成している。第
2SCH層44と第3SCH層50は、同じバンドギャ
ップを有する。本実施形態では、第2SCH層44と第
3SCH層50は、ともに1.1μmのバンドギャップ
波長を有している。
The second SCH layer 44 and the third SCH layer 50 are also
Paired to form a separate confinement heterostructure. The second SCH layer 44 and the third SCH layer 50 have the same band gap. In the present embodiment, both the second SCH layer 44 and the third SCH layer 50 have a bandgap wavelength of 1.1 μm.

【0024】活性層45は、複数のバリア層46および
複数の井戸層48が交互に積層された多重量子井戸(M
QW)構造を有している。各バリア層46は、1.2μ
mのバンドギャップ波長を有する。各井戸層48は、所
望の発振波長に応じたバンドギャップ波長を有する。本
実施形態では、各井戸層48は、1.48μmのバンド
ギャップ波長を有している。井戸層48の個数は、3〜
5であることが好ましい。井戸層48は、圧縮歪みを有
していてもよい。具体的には、井戸層48は、1%以上
1.5%以下の圧縮歪みを有していてもよい。
The active layer 45 comprises a multiple quantum well (M) in which a plurality of barrier layers 46 and a plurality of well layers 48 are alternately laminated.
QW) structure. Each barrier layer 46 is 1.2μ
has a bandgap wavelength of m. Each well layer 48 has a bandgap wavelength according to a desired oscillation wavelength. In this embodiment, each well layer 48 has a bandgap wavelength of 1.48 μm. The number of well layers 48 is 3 to
It is preferably 5. The well layer 48 may have compressive strain. Specifically, the well layer 48 may have a compressive strain of 1% or more and 1.5% or less.

【0025】MQW−SCH層14は、バンドギャップ
波長分布と同様の屈折率分布を有している。すなわち、
井戸層48、バリア層46、SCH層44および50、
SCH層42および52の順に高い屈折率を有してい
る。第2SCH層44と第3SCH層50は同じ屈折率
を有する。また、第1SCH層42と第4SCH層52
は同じ屈折率を有する。このような屈折率分布により、
活性層45で生じた光は、MQW−SCH層14内に良
好に閉じ込められる。
The MQW-SCH layer 14 has a refractive index distribution similar to the bandgap wavelength distribution. That is,
Well layer 48, barrier layer 46, SCH layers 44 and 50,
The SCH layers 42 and 52 have a higher refractive index in that order. The second SCH layer 44 and the third SCH layer 50 have the same refractive index. In addition, the first SCH layer 42 and the fourth SCH layer 52
Have the same refractive index. With such a refractive index distribution,
The light generated in the active layer 45 is well confined in the MQW-SCH layer 14.

【0026】具体的に述べると、各井戸層48は、3.
506の屈折率を有している。各バリア層46は、3.
312の屈折率を有している。第2SCH層44および
第3SCH層50は、それぞれ3.244の屈折率を有
している。第1SCH層42および第4SCH層52
は、それぞれ3.206の屈折率を有している。下部ク
ラッド層12および第1上部クラッド層16は、それぞ
れ3.100の屈折率を有している。
Specifically, each well layer 48 has three layers.
It has a refractive index of 506. Each barrier layer 46 is
It has a refractive index of 312. The second SCH layer 44 and the third SCH layer 50 each have a refractive index of 3.244. First SCH layer 42 and fourth SCH layer 52
Respectively have a refractive index of 3.206. The lower clad layer 12 and the first upper clad layer 16 each have a refractive index of 3.100.

【0027】下部中間層15aは、第4SCH層52の
上面に被着されている。下部中間層15aは、上部クラ
ッド層16と同じく、p−InPから構成されている。
下部中間層15aのバンドギャップは、第4SCH層5
2のバンドギャップよりも広い。下部中間層15aのバ
ンドギャップ波長は、1.0μmである。下部中間層1
5aの屈折率は、第4SCH層52の屈折率よりも低
い。下部中間層15aは、3.100の屈折率を有して
いる。
The lower intermediate layer 15a is deposited on the upper surface of the fourth SCH layer 52. The lower intermediate layer 15a, like the upper cladding layer 16, is made of p-InP.
The band gap of the lower intermediate layer 15a is determined by the fourth SCH layer 5
Wider than 2 bandgap. The band gap wavelength of the lower intermediate layer 15a is 1.0 μm. Lower middle layer 1
The refractive index of 5a is lower than that of the fourth SCH layer 52. The lower intermediate layer 15a has a refractive index of 3.100.

【0028】上部中間層15bは、下部中間層15aの
上面に被着されている。上部中間層15bは、MQW−
SCH層14と同様に、InGaAsPから構成されて
いる。上部中間層15bのバンドギャップは、下部中間
層15aおよび第1上部クラッド層16のバンドギャッ
プよりも狭い。上部中間層15bは、1.05μmのバ
ンドギャップ波長を有している。上部中間層15bの屈
折率は、下部中間層15aおよび第1上部クラッド層1
6の屈折率よりも高い。上部中間層15bは、3.20
6の屈折率を有している。
The upper intermediate layer 15b is deposited on the upper surface of the lower intermediate layer 15a. The upper intermediate layer 15b is MQW-
Like the SCH layer 14, it is made of InGaAsP. The band gap of the upper intermediate layer 15b is narrower than the band gaps of the lower intermediate layer 15a and the first upper cladding layer 16. The upper intermediate layer 15b has a bandgap wavelength of 1.05 μm. The refractive index of the upper intermediate layer 15b is lower than that of the lower intermediate layer 15a and the first upper cladding layer 1.
It is higher than the refractive index of 6. The upper intermediate layer 15b is 3.20.
It has a refractive index of 6.

【0029】上記のようなバンドギャップ波長分布と屈
折率分布は、InPおよびInGaAsPの組成を調整
することにより実現できる。
The bandgap wavelength distribution and the refractive index distribution as described above can be realized by adjusting the composition of InP and InGaAsP.

【0030】以下では、図3および図4を参照しなが
ら、半導体レーザ素子100の構造について更に説明す
る。図3は、図1の3−3線に沿った、半導体レーザ素
子100の縦断面図である。図4は、図3の4−4線に
沿った、半導体レーザ素子100の平面断面図である。
The structure of the semiconductor laser device 100 will be further described below with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a vertical sectional view of the semiconductor laser device 100 taken along the line 3-3 in FIG. FIG. 4 is a plan sectional view of the semiconductor laser device 100 taken along the line 4-4 in FIG.

【0031】半導体レーザ素子100の前端面32に
は、活性層45で発生した光に対する反射率が結晶へき
開面より小さくなるように、AR(Anti-Reflection:
低反射)コートが施されている。前端面32の反射率
(AR反射率)は、0%以上5%以下であることが好ま
しい。本実施形態では、AR反射率は0.5%である。
半導体レーザ素子100の後端面34には、活性層で発
生した光に対する反射率が結晶へき開面より大きくなる
ように、HR(High Reflection:高反射)コートが施
されている。後端面34の反射率(HR反射率)は、8
0%以上95%以下であることが好ましい。本実施形態
では、HR反射率は90%である。半導体レーザ素子1
00で生成されたレーザ光は、矢印60で示されるよう
に、前端面32から出射する。
The front end face 32 of the semiconductor laser device 100 has an AR (Anti-Reflection: AR) so that the reflectance of the light generated in the active layer 45 is smaller than that of the crystal cleavage plane.
(Low reflection) coat is applied. The reflectance (AR reflectance) of the front end face 32 is preferably 0% or more and 5% or less. In this embodiment, the AR reflectance is 0.5%.
An HR (High Reflection) coating is applied to the rear end face 34 of the semiconductor laser device 100 so that the reflectance with respect to the light generated in the active layer is higher than that of the crystal cleavage plane. The reflectance (HR reflectance) of the rear end face 34 is 8
It is preferably 0% or more and 95% or less. In this embodiment, the HR reflectance is 90%. Semiconductor laser device 1
The laser light generated at 00 is emitted from the front end face 32 as indicated by an arrow 60.

【0032】上部中間層15bと第1上部クラッド層1
6との界面には、回折格子36が設けられている。回折
格子36は、半導体レーザ素子1の縦方向(図1のz方
向)に沿って中間層15bの上面に設けられた周期的構
造である。本実施形態では、回折格子36は正弦波形状
を有している。図4に示されるように、回折格子36の
形状は、水平方向(図1のy方向)に沿って一様であ
る。
Upper intermediate layer 15b and first upper cladding layer 1
A diffraction grating 36 is provided at the interface with 6. The diffraction grating 36 is a periodic structure provided on the upper surface of the intermediate layer 15b along the vertical direction (z direction in FIG. 1) of the semiconductor laser device 1. In this embodiment, the diffraction grating 36 has a sinusoidal shape. As shown in FIG. 4, the shape of the diffraction grating 36 is uniform along the horizontal direction (y direction in FIG. 1).

【0033】回折格子36は、活性層45の全長に沿っ
て形成されている。また、回折格子36は、均一の周期
(図3の符号Λ)と均一の深さ(図3の符号a)を有す
る均一回折格子である。つまり、回折格子36は、位相
シフトを有さない。回折格子36の深さa(回折格子3
6の最上部と最下部との距離)は、300Åである。
The diffraction grating 36 is formed along the entire length of the active layer 45. The diffraction grating 36 is a uniform diffraction grating having a uniform period (reference numeral Λ in FIG. 3) and a uniform depth (reference numeral a in FIG. 3). That is, the diffraction grating 36 has no phase shift. Depth a of the diffraction grating 36 (diffraction grating 3
The distance between the uppermost part and the lowermost part of 6) is 300Å.

【0034】回折格子36はレーザ共振器を構成する。
したがって、回折格子36の長さは共振器長に等しい。
回折格子36の長さは、900μmである。半導体レー
ザ素子100の組成では、共振器長が600μmを超え
ることが好ましく、特に共振器長が900〜1800μ
mであることが好ましい。
The diffraction grating 36 constitutes a laser resonator.
Therefore, the length of the diffraction grating 36 is equal to the cavity length.
The length of the diffraction grating 36 is 900 μm. In the composition of the semiconductor laser device 100, it is preferable that the cavity length exceeds 600 μm, and particularly the cavity length is 900 to 1800 μm.
It is preferably m.

【0035】再び図2を参照し、MQW−SCH層14
を構成する各層、下部中間層15aおよび上部中間層1
5bの寸法について説明する。第1〜第4SCH層4
2、44、50、52の厚さは、それぞれ150Åであ
る。各バリア層46の厚さは、100Åである。各井戸
層48の厚さは50Åである。
Referring again to FIG. 2, the MQW-SCH layer 14
Constituting each layer, the lower intermediate layer 15a and the upper intermediate layer 1
The dimension of 5b will be described. First to fourth SCH layers 4
The thicknesses of 2, 44, 50 and 52 are 150Å, respectively. The thickness of each barrier layer 46 is 100Å. The thickness of each well layer 48 is 50Å.

【0036】下部中間層15aの厚さは、3000Åで
ある。上部中間層15bの基本厚は、150Åである。
上述のように、上部中間層15bの上面には、周期的な
構造を有する回折格子36(深さ300Å)が設けられ
ている。したがって、上部中間層15bの厚さは縦方向
(z方向)に沿って周期的に変動する。本明細書におい
て「基本厚」は、上部中間層15bのうち回折格子36
を除いた部分の厚さをいう。これは、上部中間層15b
の下面から回折格子36の最下部(最深部)までの距離
に当たる。基本厚は、縦方向の位置によらず一定であ
る。基本厚をd、回折格子36の深さをaとすると、上
部中間層15bの厚さは、縦方向に沿ってdとd+aの
間で周期的に変動する。
The thickness of the lower intermediate layer 15a is 3000Å. The basic thickness of the upper intermediate layer 15b is 150Å.
As described above, the diffraction grating 36 (depth 300Å) having a periodic structure is provided on the upper surface of the upper intermediate layer 15b. Therefore, the thickness of the upper intermediate layer 15b changes periodically along the vertical direction (z direction). In the present specification, the “basic thickness” means the diffraction grating 36 of the upper intermediate layer 15b.
It means the thickness of the part excluding. This is the upper intermediate layer 15b
Corresponds to the distance from the lower surface of the to the lowermost portion (the deepest portion) of the diffraction grating 36. The basic thickness is constant regardless of the vertical position. When the basic thickness is d and the depth of the diffraction grating 36 is a, the thickness of the upper intermediate layer 15b periodically fluctuates between d and d + a along the vertical direction.

【0037】活性層45の幅を調整すると、横モードを
単一にできる。横方向のシングルモード化のためには、
活性層45の幅は約1〜約5μmであることが好まし
い。本実施形態では、活性層45の幅は約4μmであ
る。横モードが単一であると、ファーフィールドパター
ン(FFP)が安定するので、半導体レーザ素子100
と光ファイバと結合が容易になる。これは、半導体レー
ザ素子100をラマンアンプの励起光源として使用する
うえで有益である。
By adjusting the width of the active layer 45, the transverse mode can be made single. For single mode in the lateral direction,
The width of the active layer 45 is preferably about 1 to about 5 μm. In this embodiment, the width of the active layer 45 is about 4 μm. When the transverse mode is single, the far field pattern (FFP) is stable, so the semiconductor laser device 100
And easy to couple with optical fiber. This is useful for using the semiconductor laser device 100 as a pumping light source for a Raman amplifier.

【0038】本実施形態の半導体レーザ素子100の規
格化結合係数は、0.8未満である。規格化結合係数
は、理論的にはκLで表される。ここで、κは結合係数
であり、Lは回折格子36の長さである。上述のように
回折格子36は共振器を構成するので、Lは共振器長に
等しい。
The standardized coupling coefficient of the semiconductor laser device 100 of this embodiment is less than 0.8. The normalized coupling coefficient is theoretically represented by κL. Here, κ is the coupling coefficient, and L is the length of the diffraction grating 36. Since the diffraction grating 36 constitutes a resonator as described above, L is equal to the resonator length.

【0039】規格化結合係数κLは、半導体レーザ素子
100の出力光のスペクトラムを測定することにより求
められる。具体的には、スペクトラムからストップバン
ド(「禁止帯」とも呼ばれる)の幅を求め、そのストッ
プバンド幅と、モード結合方程式に基づく発振条件とを
用いれば、κLの値を求められる。発振条件を表す式
は、DFBレーザと同じである。なお、規格化結合係数
および発振条件は、「半導体レーザの基礎」(栖原 利
明著、共立出版)や「半導体レーザ」(応用物理学会
編/伊賀健一 編著、オーム社)に説明されている。
The normalized coupling coefficient κL is obtained by measuring the spectrum of the output light of the semiconductor laser device 100. Specifically, if the width of the stop band (also called “forbidden band”) is obtained from the spectrum and the stop band width and the oscillation condition based on the mode coupling equation are used, the value of κL can be obtained. The formula expressing the oscillation condition is the same as that of the DFB laser. Note that the standardized coupling coefficient and oscillation conditions are "Basics of Semiconductor Lasers" (Toshiaki Suhara, Kyoritsu Shuppan) and "Semiconductor Lasers" (Japan Society of Applied Physics).
Edited by Kenichi Iga, Ohmsha).

【0040】上部電極層28および下部電極層30を介
して半導体レーザ素子100に順方向電圧を印加する
と、半導体レーザ素子100はレーザ発振をする。レー
ザ発振の原理は、DFBレーザと同様である。すなわ
ち、回折格子36がレーザ共振器として機能することに
より誘導放出が促され、レーザ発振が起こる。
When a forward voltage is applied to the semiconductor laser element 100 via the upper electrode layer 28 and the lower electrode layer 30, the semiconductor laser element 100 oscillates a laser. The principle of laser oscillation is the same as that of the DFB laser. That is, the diffraction grating 36 functions as a laser resonator to promote stimulated emission and laser oscillation.

【0041】図5は、半導体レーザ素子100の出力レ
ーザ光のスペクトラムを示している。図5に示されるよ
うに、半導体レーザ素子100はマルチモード発振(縦
多モード発振)する。これは、κLが0.8未満と小さ
いことに起因する。
FIG. 5 shows the spectrum of the output laser light from the semiconductor laser device 100. As shown in FIG. 5, the semiconductor laser device 100 performs multimode oscillation (longitudinal multimode oscillation). This is because κL is as small as less than 0.8.

【0042】なお、本発明の半導体レーザ素子の発光ス
ペクトラムに含まれる縦モードの数は任意であり、特に
上限を定める必要はない。また、発光スペクトラム幅
は、約10nm以下であることが好ましい。ここで、
「発光スペクトラム幅」は、発光スペクトラムに含まれ
る複数の縦モードの包絡線の幅を指す。本発明の半導体
レーザ素子では、規格化結合係数κLが小さいほど発光
スペクトラム幅が広がる。
The number of longitudinal modes contained in the emission spectrum of the semiconductor laser device of the present invention is arbitrary and it is not necessary to set an upper limit. The emission spectrum width is preferably about 10 nm or less. here,
"Emission spectrum width" refers to the width of the envelope of a plurality of longitudinal modes included in the emission spectrum. In the semiconductor laser device of the present invention, the emission spectrum width broadens as the normalized coupling coefficient κL decreases.

【0043】以下では、小さなκLが得られる理由を説
明する。第4SCH層52よりも屈折率の低い下部中間
層15aを第4SCH層52の上に設けることで、光は
MQW−SCH層14に強く閉じ込められる。上部中間
層15bは、下部中間層15aおよび上部クラッド層1
6よりも高い屈折率を有しているので、第2の導波路と
して機能する。しかし、上部中間層15bの光閉じ込め
率は低い。これは、MQW−SCH層14(第1の導波
路)への光閉じ込めが強いこと、および上部中間層15
bが活性層45から比較的遠く離れていることに起因す
る。上部中間層15bの光閉じ込め率が低いと、上部中
間層15bに設けられた回折格子36のκLも小さくな
る。
The reason why a small κL is obtained will be described below. By providing the lower intermediate layer 15a having a lower refractive index than the fourth SCH layer 52 on the fourth SCH layer 52, light is strongly confined in the MQW-SCH layer 14. The upper intermediate layer 15b includes the lower intermediate layer 15a and the upper clad layer 1.
Since it has a refractive index higher than 6, it functions as a second waveguide. However, the light confinement ratio of the upper intermediate layer 15b is low. This is because the optical confinement in the MQW-SCH layer 14 (first waveguide) is strong, and the upper intermediate layer 15
This is because b is relatively far from the active layer 45. When the light confinement ratio of the upper intermediate layer 15b is low, κL of the diffraction grating 36 provided in the upper intermediate layer 15b also becomes small.

【0044】活性層45と回折格子36との垂直方向
(x方向)に沿った距離は、下部および上部中間層15
a、15bの厚みに応じて変化する。κLは、この距離
に応じて決まる。したがって、下部および上部中間層1
5a、15bの厚みを調整することにより、κLを精度
良く制御できる。
The distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 in the vertical direction (x direction) is equal to the distance between the lower and upper intermediate layers 15.
It changes according to the thickness of a and 15b. κL is determined according to this distance. Therefore, the lower and upper intermediate layers 1
By adjusting the thickness of 5a and 15b, κL can be controlled accurately.

【0045】半導体レーザ素子100は、ラマンアンプ
の順方向励起光源として好適に使用できる。これには、
四つの理由がある。第1に、半導体レーザ素子100の
レーザ発振光は光ファイバ内で散乱しにくい。これは、
半導体レーザ素子100がマルチモード発振するからで
ある。第2に、半導体レーザ素子100は、外部ファイ
バブラッググレーティング共振器型レーザに比べて、相
対雑音強度(RIN)が小さい。これは、半導体レーザ
素子100は内部共振器型であるため、共振器内に外乱
が入り込みにくいからである。第3に、半導体レーザ素
子100は優れた波長安定性を有する。半導体レーザ素
子100のレーザ発振波長は、回折格子36の周期によ
って実質的に定まる。したがって、既存のDFBレーザ
と同様に、波長の電流依存性・温度依存性が小さい。第
4に、半導体レーザ素子100は、ラマンアンプの順方
向励起光源として十分に狭い線幅を有する。これは、回
折格子36の回折作用により、発振波長が限定されるか
らである。
The semiconductor laser device 100 can be suitably used as a forward pumping light source for a Raman amplifier. This includes
There are four reasons. First, the laser oscillation light of the semiconductor laser device 100 is less likely to be scattered in the optical fiber. this is,
This is because the semiconductor laser device 100 oscillates in multimode. Secondly, the semiconductor laser device 100 has a smaller relative noise intensity (RIN) than the external fiber Bragg grating resonator type laser. This is because the semiconductor laser device 100 is an internal resonator type, and thus disturbance is unlikely to enter the resonator. Thirdly, the semiconductor laser device 100 has excellent wavelength stability. The laser oscillation wavelength of the semiconductor laser device 100 is substantially determined by the period of the diffraction grating 36. Therefore, like the existing DFB laser, the current dependence and temperature dependence of the wavelength are small. Fourthly, the semiconductor laser device 100 has a line width sufficiently narrow as a forward pumping light source of a Raman amplifier. This is because the oscillation wavelength is limited by the diffraction action of the diffraction grating 36.

【0046】半導体レーザ素子100は、製造が容易と
いう利点も有している。これは、低κLを達成するため
に浅い回折格子を形成する必要がないからである。回折
格子36を浅く(薄く)することによってもκLを小さ
くできるが、浅い回折格子を広い面積に均一に形成する
ことは難しい。また、κLの制御も困難であり、歩留ま
りが悪い。本実施形態では、下部および上部中間層15
a、bの厚さを調整すれば低κLを達成できる。したが
って、回折格子36には、製造が困難にならない程度に
十分な深さを与えられる。一般に膜厚は精度よく制御で
きるので、中間層15a、bの厚みを調整する方が、浅
い回折格子36の深さを制御するよりも容易である。し
たがって、本実施形態の半導体レーザ素子100は、規
格化結合係数κLを小さな値に精度良く制御しながら製
造できる。
The semiconductor laser device 100 also has the advantage of being easy to manufacture. This is because it is not necessary to form a shallow diffraction grating to achieve low κL. Although κL can be reduced by making the diffraction grating 36 shallow (thin), it is difficult to uniformly form the shallow diffraction grating over a wide area. In addition, it is difficult to control κL and the yield is low. In the present embodiment, the lower and upper intermediate layers 15
Low κL can be achieved by adjusting the thicknesses of a and b. Therefore, the diffraction grating 36 can be provided with a sufficient depth so as not to be difficult to manufacture. Generally, since the film thickness can be controlled with high accuracy, it is easier to adjust the thickness of the intermediate layers 15a and 15b than to control the depth of the shallow diffraction grating 36. Therefore, the semiconductor laser device 100 of the present embodiment can be manufactured while accurately controlling the standardized coupling coefficient κL to a small value.

【0047】半導体レーザ素子100は、その電気抵抗
および熱抵抗を低く抑えることができるという利点も有
している。電気抵抗および熱抵抗は、活性層45および
回折格子36間の距離が大きくなるにつれて大きくな
る。本実施形態では、活性層45と回折格子36との距
離が比較的短くても、十分に低いκLとマルチモード発
振を達成できる。これにより、電気抵抗および熱抵抗を
抑えられる。本実施形態では、MQW−SCH層14上
に、これよりも屈折率の低い下部中間層15aが設けら
れている。これにより、MQW−SCH層14への光閉
じ込めが強くなる。これに応じて、回折格子36への光
結合が弱くなる。このため、活性層45および回折格子
36間の距離が比較的短くても、十分にκLが低くな
り、マルチモード発振を達成できる。この結果、活性層
45および回折格子36間の距離を短くできるので、半
導体レーザ素子1の電気抵抗および熱抵抗を抑えられ
る。
The semiconductor laser device 100 also has an advantage that its electric resistance and thermal resistance can be suppressed low. The electric resistance and the thermal resistance increase as the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 increases. In this embodiment, even if the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 is relatively short, sufficiently low κL and multimode oscillation can be achieved. Thereby, electric resistance and thermal resistance can be suppressed. In the present embodiment, the lower intermediate layer 15a having a lower refractive index than the MQW-SCH layer 14 is provided on the MQW-SCH layer 14. Thereby, the optical confinement in the MQW-SCH layer 14 becomes strong. Accordingly, the optical coupling to the diffraction grating 36 becomes weak. Therefore, even if the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 is relatively short, κL becomes sufficiently low, and multimode oscillation can be achieved. As a result, the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 can be shortened, so that the electric resistance and thermal resistance of the semiconductor laser device 1 can be suppressed.

【0048】対照的に、中間層15a、15bを設けず
に、第4SCH層52の上面に回折格子36を設けるこ
とも考えられる。この場合、低いκLを得るためには、
活性層45および回折格子36間の距離を大きくして、
回折格子36への光結合を弱めないといけない。そのた
めには、第3、第4SCH層50、52の少なくとも一
方を厚くする必要がある。しかし、活性層45および回
折格子36間の距離が大きくなるにつれて、半導体レー
ザ素子の電気抵抗および熱抵抗も大きくなる。これは好
ましくない。
In contrast, it is possible to provide the diffraction grating 36 on the upper surface of the fourth SCH layer 52 without providing the intermediate layers 15a and 15b. In this case, to obtain low κL,
By increasing the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36,
Optical coupling to the diffraction grating 36 must be weakened. For that purpose, it is necessary to make at least one of the third and fourth SCH layers 50 and 52 thick. However, as the distance between the active layer 45 and the diffraction grating 36 increases, the electric resistance and thermal resistance of the semiconductor laser element also increase. This is not desirable.

【0049】以上、本発明をその実施形態に基づいて詳
細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範
囲で様々な変形が可能である。
The present invention has been described above in detail based on the embodiments thereof. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

【0050】上記の実施形態では、回折格子36は、活
性層45の全長に沿って設けられている。しかし、回折
格子36は、活性層45の長さの一部分のみに沿って設
けられていてもよい。上記の実施形態では、回折格子3
6は、均一の周期を有している。しかし、回折格子36
は、長手方向に沿って連続的に変化する周期を有するチ
ャープ回折格子であってもよい。
In the above embodiment, the diffraction grating 36 is provided along the entire length of the active layer 45. However, the diffraction grating 36 may be provided along only a part of the length of the active layer 45. In the above embodiment, the diffraction grating 3
6 has a uniform period. However, the diffraction grating 36
May be a chirped diffraction grating having a period that continuously changes along the longitudinal direction.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、マルチモ
ード発振をするので、光ファイバ内で散乱しにくいレー
ザ光を発する。また、本発明の半導体レーザ素子は、そ
の内部に設けられた回折格子によってレーザ共振器が構
成されているので、RINが低く、波長安定性に優れて
いる。したがって、本発明の半導体レーザ素子は、ラマ
ンアンプの順方向励起光源として好適に使用できる。ま
た、SCH層の上に下部中間層を設けることでSCH構
造への光閉じ込めが強化される。このため、本発明の半
導体レーザ素子は、製造が容易であり、電気抵抗および
熱抵抗を抑えやすい。
Since the semiconductor laser device of the present invention oscillates in multimode, it emits laser light that is difficult to scatter in the optical fiber. Further, in the semiconductor laser device of the present invention, since the laser resonator is constituted by the diffraction grating provided inside the device, the RIN is low and the wavelength stability is excellent. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention can be suitably used as a forward pumping light source for a Raman amplifier. Further, by providing the lower intermediate layer on the SCH layer, light confinement in the SCH structure is enhanced. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention is easy to manufacture, and the electric resistance and thermal resistance are easily suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態の半導体レーザ素子100の構造を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a semiconductor laser device 100 according to an embodiment.

【図2】MQW−SCH層14および中間層15a、b
のバンドギャップ波長の分布を示す図である。
FIG. 2 is an MQW-SCH layer 14 and intermediate layers 15a, b.
It is a figure which shows the distribution of the band gap wavelength of.

【図3】半導体レーザ素子100の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a semiconductor laser device 100.

【図4】半導体レーザ素子100の平面断面図である。FIG. 4 is a plan sectional view of a semiconductor laser device 100.

【図5】半導体レーザ素子100の発光スペクトラムを
示す図である。
5 is a diagram showing an emission spectrum of the semiconductor laser device 100. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板、12…下部クラッド層、14…MQW−S
CH層、15…中間層、16…第1上部クラッド層、1
8…埋め込み層、20…電流ブロック層、22…第2上
部クラッド層、24…コンタクト層、28…上部電極
層、30…下部電極層、42…第1SCH層、44…第
2SCH層、45…活性層、46…バリア層、48…井
戸層、50…第3SCH層、52…第4SCH層、10
0…半導体レーザ素子。
10 ... Substrate, 12 ... Lower clad layer, 14 ... MQW-S
CH layer, 15 ... Intermediate layer, 16 ... First upper cladding layer, 1
8 ... Buried layer, 20 ... Current blocking layer, 22 ... Second upper cladding layer, 24 ... Contact layer, 28 ... Upper electrode layer, 30 ... Lower electrode layer, 42 ... First SCH layer, 44 ... Second SCH layer, 45 ... Active layer, 46 ... Barrier layer, 48 ... Well layer, 50 ... Third SCH layer, 52 ... Fourth SCH layer, 10
0 ... Semiconductor laser device.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の導電型の半導体からなる基板と、 前記基板の上面側に設けられ、第1の導電型の半導体か
らなる下部クラッド層と、 前記下部クラッド層の上に設けられた下部分離閉じ込め
ヘテロ構造層と、 前記下部分離閉じ込めヘテロ構造層の上に設けられ、多
重量子井戸構造を有する活性層と、 前記活性層の上に設けられた上部分離閉じ込めヘテロ構
造層と、 前記上部分離閉じ込めヘテロ構造層の上面に被着された
下部中間層と、 前記下部中間層の上面に被着された上部中間層と、 前記上部中間層の上面に被着され、前記第1導電型と異
なる第2の導電型の半導体からなる上部クラッド層と、 前記上部クラッド層の上に設けられた上部電極と、 前記基板の下面側に設けられた下部電極と、を備え、 前記下部中間層は、前記上部分離閉じ込めヘテロ構造層
よりも低い屈折率を有し、 前記上部中間層は、前記下部中間層および前記上部クラ
ッド層よりも高い屈折率を有し、 前記上部中間層と前記上部クラッド層との界面には、前
記活性層に沿って回折格子が設けられており、 発振縦モードが2本以上の発光スペクトラムを有する半
導体レーザ素子。
1. A substrate made of a first conductive type semiconductor, a lower clad layer provided on the upper surface side of the substrate and made of a first conductive type semiconductor, and provided on the lower clad layer. A lower isolation confinement heterostructure layer, an active layer provided on the lower isolation confinement heterostructure layer and having a multiple quantum well structure, an upper isolation confinement heterostructure layer provided on the active layer, the upper portion A lower intermediate layer deposited on the upper surface of the separate confinement heterostructure layer, an upper intermediate layer deposited on the upper surface of the lower intermediate layer, an upper intermediate layer deposited on the upper surface of the upper intermediate layer, and the first conductivity type. An upper clad layer made of a semiconductor of a different second conductivity type; an upper electrode provided on the upper clad layer; and a lower electrode provided on a lower surface side of the substrate, wherein the lower intermediate layer is , Above Has a lower refractive index than the isolated confinement heterostructure layer, the upper intermediate layer has a higher refractive index than the lower intermediate layer and the upper clad layer, and an interface between the upper intermediate layer and the upper clad layer. In the semiconductor laser device, a diffraction grating is provided along the active layer, and the oscillation longitudinal mode has an emission spectrum of two or more lines.
【請求項2】 規格化結合係数が0.8未満である請求
項1記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the normalized coupling coefficient is less than 0.8.
【請求項3】 低反射コートが施された前端面と、 前記前端面に対向し、高反射コートが施された後端面と
を更に備える請求項1記載の半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a front end face having a low reflection coating and a rear end face facing the front end face and having a high reflection coating.
【請求項4】 前記基板、下部クラッド層、下部中間層
および上部クラッド層はInPから構成され、 前記下部分離閉じ込めヘテロ構造層、活性層、上部分離
閉じ込めヘテロ構造層および前記上部中間層はInGa
AsPから構成されている請求項1記載の半導体レーザ
素子。
4. The substrate, the lower clad layer, the lower intermediate layer and the upper clad layer are composed of InP, and the lower isolated confinement heterostructure layer, the active layer, the upper isolated confinement heterostructure layer and the upper intermediate layer are InGa.
The semiconductor laser device according to claim 1, which is composed of AsP.
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