JP2008160157A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device Download PDF

Info

Publication number
JP2008160157A
JP2008160157A JP2008074205A JP2008074205A JP2008160157A JP 2008160157 A JP2008160157 A JP 2008160157A JP 2008074205 A JP2008074205 A JP 2008074205A JP 2008074205 A JP2008074205 A JP 2008074205A JP 2008160157 A JP2008160157 A JP 2008160157A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refractive index
index region
semiconductor laser
low refractive
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008074205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimio Shigihara
君男 鴫原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2008074205A priority Critical patent/JP2008160157A/en
Publication of JP2008160157A publication Critical patent/JP2008160157A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce damage at the time of wire-bonding a gold wire and to propagate the fundamental mode of a semiconductor laser without cutting off, in a semiconductor laser having a ridge optical waveguide; and to suppress the light output kink in a semiconductor laser module. <P>SOLUTION: In a semiconductor laser device where a low refractive index region 16 having a prescribed width is provided on the outside of a ridge optical waveguide 15, and further a high refractive index region 17 having a higher refractive index than that of the region 16 is provided on the outside of the region 16, a configuration is used where a normalized frequency determined by the ridge optical waveguide and the low refractive index region is made to be equal to or smaller than π/2, and the electric field intensity of light at the boundary between the low refractive index region and the high refractive index region is made to be equal to or smaller than the electric field intensity multiplied by 5/1000 of light at the central portion of the ridge optical wave guide. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体レーザ装置、特にリッジ型光導波路を有する半導体レーザ装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a ridge type optical waveguide.

図13は、非特許文献1に開示された従来のリッジ型半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。
この図において、101はn-GaAs基板、102は基板の一面に形成されたGe-Au-Niのn側電極、103は基板の他面側に形成された超格子バッファ層、104はn-AlGaAsクラッド層、105はn-AlGaAsグレーディッドガイド層、106はGaAs量子井戸活性層、107はp-AlGaAsグレーディッドガイド層、108はp-AlGaAsクラッド層で、リッジ型光導波路108Aを有する。
109はSi3N4絶縁膜で、リッジ領域108Aの上面を除くクラッド層108の上面に形成されている。110はリッジ領域108Aの上面に形成されたp-GaAsキャップ層、111はTi-Pt-Auのp側電極、112はリッジ領域の外側でp側電極111に設けられた金線である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional ridge-type semiconductor laser device disclosed in Non-Patent Document 1.
In this figure, 101 is an n-GaAs substrate, 102 is a Ge-Au-Ni n-side electrode formed on one side of the substrate, 103 is a superlattice buffer layer formed on the other side of the substrate, and 104 is an n-type substrate. An AlGaAs cladding layer, 105 is an n-AlGaAs graded guide layer, 106 is a GaAs quantum well active layer, 107 is a p-AlGaAs graded guide layer, 108 is a p-AlGaAs cladding layer, and has a ridge type optical waveguide 108A.
Reference numeral 109 denotes a Si3N4 insulating film, which is formed on the upper surface of the cladding layer 108 excluding the upper surface of the ridge region 108A. 110 is a p-GaAs cap layer formed on the upper surface of the ridge region 108A, 111 is a p-side electrode of Ti-Pt-Au, and 112 is a gold wire provided on the p-side electrode 111 outside the ridge region.

図13に示すように、金線112は屈折率の低いリッジ部分の外側に設けられている。これは、通常のリッジ幅が数μmであるのに対して金線112のワイヤボンド時におけるボール部分の直径が100μm程度と大きいので、リッジ上に打つことができないためである。一方、GaAs量子井戸活性層106はチップ全体にわたって存在するため、リッジ部分とその外側では、量子井戸活性層106までの距離が異なる。このため、リッジ部分の外側で金線112をワイヤボンドすると、ワイヤボンド時に発生したダメージが容易に金線下の量子井戸活性層106に達し、その後、発光領域の量子井戸活性層まで進行して劣化が発生しやすくなることがあった。   As shown in FIG. 13, the gold wire 112 is provided outside the ridge portion having a low refractive index. This is because, although the normal ridge width is several μm, the diameter of the ball portion at the time of wire bonding of the gold wire 112 is as large as about 100 μm, so it cannot be hit on the ridge. On the other hand, since the GaAs quantum well active layer 106 exists over the entire chip, the distance to the quantum well active layer 106 is different between the ridge portion and the outside thereof. For this reason, when the gold wire 112 is wire-bonded outside the ridge portion, damage generated at the time of wire bonding easily reaches the quantum well active layer 106 under the gold wire, and then proceeds to the quantum well active layer in the light emitting region. Deterioration was likely to occur.

IEEE J.Quantum Electron,vol.27,pp.1560〜1567,June,1991 (H.Jaeckle,G.L.Bone,P.Buchmann,H.P.Meier,P.Vettiger,W.J.Kozlovsky,and W.Lenth,"Very high power(450mW) AlGaAs SQW-GRINSCH ridge laser with frequency doubled output(41mW at 428 nm)")IEEE J. Quantum Electron, vol. 27, pp. 1560-1567, June, 1991 (H. Jaeckle, GLBone, P. Buchmann, HP Meier, P. Vettiger, WJ Kozlovsky, and W. Lenth, "Very high power (450mW) AlGaAs SQW-GRINSCH ridge laser with frequency doubled output (41mW at 428 nm) ")

従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されているので、金線112のワイヤボンド時に発生したダメージが容易に量子井戸活性層106に達し、半導体レーザ装置の劣化を引き起こすという問題点があった。
また、上記劣化を抑制するために、低屈折率領域の外側に高い屈折率の領域を設けた構成の半導体レーザ装置が見られるが、この場合には、基本モード自身がカットオフされるという問題点があった。
さらに、基本モードが導波されるようにした構成の半導体レーザで、ファイバーグレーティングを設けて波長安定化を図った半導体レーザモジュールにおいて、光出力特性に非線形性(キンク)が生じるという問題点があった。
Since the conventional semiconductor laser device is configured as described above, there is a problem in that damage generated during wire bonding of the gold wire 112 easily reaches the quantum well active layer 106 and causes deterioration of the semiconductor laser device. .
In addition, in order to suppress the above deterioration, a semiconductor laser device having a structure in which a high refractive index region is provided outside the low refractive index region can be seen, but in this case, the fundamental mode itself is cut off. There was a point.
Furthermore, in a semiconductor laser module configured to guide the fundamental mode and to stabilize the wavelength by providing a fiber grating, there is a problem that nonlinearity (kink) occurs in the optical output characteristics. It was.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、金線をワイヤボンドした際のダメージを低減すると共に、半導体レーザの基本モードをカットオフすることなく伝搬し、また、ファイバーグレーティングを設けて半導体レーザの発振波長の安定化を図った半導体レーザモジュールにおいて、光出力キンクを抑制することができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。   The present invention was made to solve the above-described problems, reduces damage when wire bonding a gold wire, propagates without cutting off the fundamental mode of the semiconductor laser, An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of suppressing optical output kinks in a semiconductor laser module provided with a fiber grating to stabilize the oscillation wavelength of the semiconductor laser.

この発明に係る半導体レーザ装置は、リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、上記リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下としたものである。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a refractive index higher than the refractive index of the low refractive index region is further provided outside the low refractive index region. In a semiconductor laser device provided with a refractive index region, the normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and light at the boundary between the low refractive index region and the high refractive index region is reduced. The electric field strength is set to 5/1000 or less of the electric field strength of light at the central portion of the ridge type optical waveguide.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上としたものである。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and the refractive index higher than the refractive index of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. In the semiconductor laser device provided with the high refractive index region, the normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and the width of the low refractive index region is 10 times the oscillation wavelength. That's it.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、上記リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下にすると共に、上記半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、上記半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたものである。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and the refractive index higher than the refractive index of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. In the semiconductor laser device provided with the high refractive index region, the normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and at the boundary between the low refractive index region and the high refractive index region. The electric field intensity of the light is set to 5/1000 or less of the electric field intensity of the light in the central portion of the ridge-type optical waveguide, and a fiber for introducing light emitted from the semiconductor laser, and the fiber provided in the fiber, A fiber grating that forms a resonator together with a laser is provided.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上にすると共に、上記半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、上記半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたものである。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and the refractive index higher than the refractive index of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. In the semiconductor laser device provided with the high refractive index region, the normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and the width of the low refractive index region is 10 times the oscillation wavelength. In addition to the above, a fiber for introducing light emitted from the semiconductor laser and a fiber grating provided in the fiber and constituting a resonator together with the semiconductor laser are provided.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上としたものである。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region is provided outside the ridge type optical waveguide, and a high refractive index having a refractive index higher than the refractive index of the low refractive index region is provided further outside the low refractive index region. In the semiconductor laser device provided with the refractive index region, the width of the low refractive index region is set to 10 times or more of the oscillation wavelength.

この発明に係る半導体レーザ装置は、リッジ型光導波路を有する半導体レーザ装置において、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、低屈折率領域の更に外側に低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けたものであるため、高屈折率領域は、量子井戸活性層からの距離を低屈折率領域よりも大きくすることができる結果、高屈折率領域に金線をワイヤボンドした時に生じるダメージを低減することができる。   The semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor laser device having a ridge type optical waveguide, wherein a low refractive index region is provided outside the ridge type optical waveguide, and the refractive index of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. Since a high refractive index region having a higher refractive index is provided, the high refractive index region can be made to have a larger distance from the quantum well active layer than the low refractive index region. It is possible to reduce damage that occurs when wires are wire-bonded.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、低屈折率領域の更に外側に低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、リッジ型光導波路と低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下としたため、半導体レーザの基本モードをカットオフすることなく伝搬することができる。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region is provided outside the ridge optical waveguide, and a high refractive index region having a refractive index higher than that of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and the electric field intensity of light at the boundary between the low refractive index region and the high refractive index region is Since the electric field intensity of light in the central portion of the optical waveguide is 5/1000 or less, the fundamental mode of the semiconductor laser can be propagated without being cut off.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、低屈折率領域の更に外側に低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、リッジ型光導波路と低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上としたため、半導体レーザの基本モードをカットオフすることなく伝搬することができる。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region is provided outside the ridge optical waveguide, and a high refractive index region having a refractive index higher than that of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. Since the normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less and the width of the low refractive index region is 10 times the oscillation wavelength or more, the basics of the semiconductor laser It is possible to propagate without cutting off the mode.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、低屈折率領域の更に外側に低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、リッジ型光導波路と低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下にすると共に、半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたものであるため、半導体レーザの発振波長の安定化を図ると共に、半導体レーザモジュールの光出力キンクを抑制することができる。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region is provided outside the ridge optical waveguide, and a high refractive index region having a refractive index higher than that of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and the electric field intensity of light at the boundary between the low refractive index region and the high refractive index region is A fiber that reduces the electric field intensity of light at the center of the optical waveguide to 5/1000 or less, introduces light emitted from the semiconductor laser, and a fiber grating that is provided in the fiber and forms a resonator together with the semiconductor laser. Since it is provided, it is possible to stabilize the oscillation wavelength of the semiconductor laser and to suppress the optical output kink of the semiconductor laser module.

この発明に係る半導体レーザ装置は、また、リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、低屈折率領域の更に外側に低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、リッジ型光導波路と低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上にすると共に、半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたものであるため、半導体レーザの発振波長の安定化を図ると共に、半導体レーザモジュールの光出力キンクを抑制することができる。   In the semiconductor laser device according to the present invention, a low refractive index region is provided outside the ridge optical waveguide, and a high refractive index region having a refractive index higher than that of the low refractive index region is further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, the width of the low refractive index region is 10 times the oscillation wavelength or more, and And a fiber grating that is provided in the fiber and forms a resonator together with the semiconductor laser, so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser is stabilized and the semiconductor laser module The light output kink can be suppressed.

実施の形態1.
以下,この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1の構成を示す断面図である。この図において、1はn-GaAs基板、2は基板の一面に形成されたn側電極、3は基板の他面に形成されたn-AlGaAsクラッド層、4はアンドープn側AlGaAsガイド層、5はアンドープn側GaAsガイド層、6はアンドープInGaAs量子井戸活性層、7はアンドープGaAsバリア層、8はアンドープp側GaAsガイド層、9はアンドープp側AlGaAsガイド層、10はp−AlGaAsクラッド層、11はp−GaAsキャップ層で、クラッド層10及びキャップ層11の一部をエッチングすることによってリッジ型光導波路領域15及びその外側に低屈折率領域16を形成している。12はキャップ層11及びクラッド層10の上部に形成されたSi3N4 絶縁膜、13はp側電極、17は低屈折率領域16の外側に形成された高屈折率領域、14は高屈折率領域17にワイヤボンド接続された金線である。各領域の境界については後述する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment. In this figure, 1 is an n-GaAs substrate, 2 is an n-side electrode formed on one surface of the substrate, 3 is an n-AlGaAs cladding layer formed on the other surface of the substrate, 4 is an undoped n-side AlGaAs guide layer, 5 Is an undoped n-side GaAs guide layer, 6 is an undoped InGaAs quantum well active layer, 7 is an undoped GaAs barrier layer, 8 is an undoped p-side GaAs guide layer, 9 is an undoped p-side AlGaAs guide layer, 10 is a p-AlGaAs cladding layer, A p-GaAs cap layer 11 is formed by etching a part of the cladding layer 10 and the cap layer 11 to form a ridge type optical waveguide region 15 and a low refractive index region 16 outside thereof. 12 is an Si 3 N 4 insulating film formed on the cap layer 11 and the cladding layer 10, 13 is a p-side electrode, 17 is a high refractive index region formed outside the low refractive index region 16, and 14 is a high refractive index region 17. It is a gold wire connected by wire bonding. The boundary of each area will be described later.

この実施の形態は、リッジ領域15の外側に低屈折率領域16を設けているので、レーザ光をリッジ領域に効率的に閉じ込めることができる。
また、電流の閉じ込めはSi3N4 絶縁膜12に図示のような開口12Aを設けることで可能となる。
また、低屈折率領域16の外側に高屈折率領域17を設け、高屈折率領域17の上に金線14をワイヤボンドする構成としているため、低屈折率領域16における量子井戸活性層6までの距離はtlであるのに対して,高屈折率領域17での量子井戸活性層6までの距離はt2と大きくなっている。このため、金線14をワイヤボンドした時に生じるダメージは、金線14の直下の量子井戸活性層6まで進行しにくくなり、ひいては量子井戸活性層6を伝搬してリッジ領域15の直下の量子井戸活性層6を劣化させることを抑制することが可能となる。
なお、この実施の形態では、リッジ領域15と高屈折率領域17の構造を同一とし、p-GaAsキャップ層11及びp-AlGaAsクラッド層10の一部をエッチング することで、低屈折率領域16を形成しているが、リッジ領域15と高屈折率領域17の構造が同一でなくても同様な効果を期待することができる。
In this embodiment, since the low refractive index region 16 is provided outside the ridge region 15, the laser light can be efficiently confined in the ridge region.
Current confinement can be achieved by providing an opening 12A as shown in the Si3N4 insulating film 12.
In addition, since the high refractive index region 17 is provided outside the low refractive index region 16 and the gold wire 14 is wire-bonded on the high refractive index region 17, the quantum well active layer 6 in the low refractive index region 16 is reached. The distance to the quantum well active layer 6 in the high refractive index region 17 is as large as t2. For this reason, damage caused when the gold wire 14 is wire-bonded does not easily progress to the quantum well active layer 6 immediately below the gold wire 14, and as a result, propagates through the quantum well active layer 6 and is directly below the ridge region 15. It becomes possible to suppress degradation of the active layer 6.
In this embodiment, the structures of the ridge region 15 and the high refractive index region 17 are made the same, and the p-GaAs cap layer 11 and a part of the p-AlGaAs cladding layer 10 are etched, thereby the low refractive index region 16. However, even if the structures of the ridge region 15 and the high refractive index region 17 are not the same, the same effect can be expected.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2を図にもとづいて説明する。図2は、実施の形態2の説明図で、(a)は実施の形態2の構成を示す断面図、(b)は(a)におけるy方向の光の電界強度(以下、単に電界強度と云う)分布を示す図である。
この図において、図1と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図2において、18はレーザ光の発光パターン(パワー)を示すものである。また、図3は、実施の形態2における半導体レーザの図2(a)におけるy方向の屈折率分布、電界強度分布及び伝搬定数の関係を示す図である。
この図において、太い実線が屈折率分布、破線が電界強度分布、βが伝搬定数をそれぞれ示す。また、yo及び−yoは低屈折率領域16と高屈折率領域17との境界を示し、yoより大きいyの範囲及び−yoより小さいyの範囲が高屈折率領域17となる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 2A and 2B are explanatory diagrams of the second embodiment, where FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment, and FIG. 2B is the electric field strength of light in the y direction in FIG. It is a figure showing a distribution.
In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. In FIG. 2, 18 indicates a light emission pattern (power) of the laser beam. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the refractive index distribution in the y direction, the electric field strength distribution, and the propagation constant in FIG. 2A of the semiconductor laser according to the second embodiment.
In this figure, the thick solid line represents the refractive index distribution, the broken line represents the electric field intensity distribution, and β represents the propagation constant. Further, yo and −yo indicate the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17, and the range of y larger than yo and the range of y smaller than −yo are the high refractive index region 17.

レーザ光は、y方向に関してはリッジ領域15と低屈折率領域16との屈折率差により、また、x方向に関しては量子井戸活性層6、バリア層7、ガイド層4、5、8、9及びクラッド層3、10の屈折率差により閉じ込められ、図2(a)に示すような楕円形状となる。y方向のみを見ると、リッジ領域15の電界強度は余弦(cosine)形で変化する。一方、低屈折率領域16は指数関数(exponential)で低下するが、有限な距離においては決してゼロとなることはない。
このため、図3に示すように、低屈折率領域16の外側に高屈折率領域17を設けると、高屈折率領域で余弦(cosine)あるいは正弦 (sine)の振動解を有することとなり、光がz方向に伝搬するに従いその電力(パワー)を失い、終いにはモードとして存在し得なくなる。このことは、以下の波動方程式(1)からも理解することが可能である。
The laser beam is caused by the difference in refractive index between the ridge region 15 and the low refractive index region 16 in the y direction, and in the x direction, the quantum well active layer 6, the barrier layer 7, the guide layers 4, 5, 8, 9 and The clad layers 3 and 10 are confined by the difference in refractive index and have an elliptical shape as shown in FIG. Looking only at the y direction, the electric field strength of the ridge region 15 changes in a cosine form. On the other hand, the low refractive index region 16 decreases with an exponential function, but never reaches zero at a finite distance.
Therefore, as shown in FIG. 3, when the high refractive index region 17 is provided outside the low refractive index region 16, the high refractive index region has a cosine or sine vibration solution. As it propagates in the z direction, it loses its power, and at the end it cannot exist as a mode. This can also be understood from the following wave equation (1).

Figure 2008160157
Figure 2008160157

つまり、(1)式において、k0 2n2(y)-β>0 の領域では振動解が存在し、k0 2n2(y)-β<0の領域では減衰解となる。
このため、高屈折率領域17では振動解となる。
高屈折率領域17がない場合の基本モードを算出し、y=0つまりリッジ領域15の中央における電界強度のピークAに対して、低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界y=±yoでの電界強度BがAの8/1000である場合に、高屈折率領域17が存在する屈折率構造の電界分布をBPM(Beam Propagation Method)により計算したところ、Z方向に伝搬するに従い電界強度は小さくなって減衰し,終いには消滅することを確認した。
一方、y=±yoでの電界強度BがAの5/1000以下である場合には、Z方向に伝搬しても電界強度の減衰は殆どなく安定な固有モードが存在することが分かった。従って、この実施の形態は、低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度をリッジ領域中央における電界強度の5/1000以下にして、安定な基本モードを存在させようとするものである。
なお、後述するように、リッジ領域15とその外側の低屈折率領域16で決まる正規化周波数をπ/2以下とし、かつ電界強度を上述のようにすれば、高次モードの抑圧が可能となる。
That is, in Equation (1), a vibration solution exists in a region where k 0 2 n 2 (y) -β 2 > 0, and a damping solution exists in a region where k 0 2 n 2 (y) -β 2 <0. .
For this reason, in the high refractive index region 17, a vibration solution is obtained.
The fundamental mode in the case where there is no high refractive index region 17 is calculated, and y = 0, that is, the boundary y between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 with respect to the peak A of the electric field strength at the center of the ridge region 15 When the electric field intensity B at yo is 8/1000 of A, the electric field distribution of the refractive index structure in which the high refractive index region 17 exists is calculated by BPM (Beam Propagation Method). It was confirmed that the intensity decreased, attenuated, and disappeared at the end.
On the other hand, it was found that when the electric field intensity B at y = ± yo is 5/1000 or less of A, there is almost no attenuation of the electric field intensity even when propagating in the Z direction, and a stable eigenmode exists. Therefore, in this embodiment, the electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 is set to 5/1000 or less of the electric field strength at the center of the ridge region so that a stable fundamental mode exists. It is.
As will be described later, if the normalized frequency determined by the ridge region 15 and the low refractive index region 16 outside the ridge region 15 is π / 2 or less and the electric field strength is as described above, it is possible to suppress higher-order modes. Become.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3を図にもとづいて説明する。図4は、実施の形態3の構成を示す断面図である。この図において、18aは発振波長がλの半導体レーザの発光パターンである。また、Wbは、低屈折率領域16の幅を示し、2Tはリッジ領域15の底部幅を示す。即ち、2Tの範囲がリッジ領域であり、2Tの外側は低屈折率領域となる。図5は、リッジ領域15及び低屈折率領域16の屈折率分布を示す図である。
通常、低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度がリッジ領域15の中央における電界強度に比べてどの程度になるかは、リッジ領域15の2次元屈折率分布及び低屈折率領域16の2次元屈折率分布に依存するため、その値を正確に予測することは数値解析によらなければ難しい。そこで半導体レーザの発振波長λとの関係で、基本モードがカットオフされない条件の算出を行なった。図5に示すように、リッジ領域15は台形であるため、その屈折率分布も破線で示すような台形分布となる。この場合、リッジ領域15の底部幅2T(T+T)で、かつそのピークの屈折率がna effである矩形屈折率分布で近似することが可能である。
このような矩形屈折率分布の場合のy方向電界分布は、次式のように表せる。ただし、これらの式は周知の式である。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment. In this figure, reference numeral 18a denotes a light emission pattern of a semiconductor laser having an oscillation wavelength λ. Wb represents the width of the low refractive index region 16, and 2T represents the bottom width of the ridge region 15. That is, the range of 2T is a ridge region, and the outside of 2T is a low refractive index region. FIG. 5 is a diagram showing the refractive index distribution of the ridge region 15 and the low refractive index region 16.
In general, how much the electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 is larger than the electric field strength at the center of the ridge region 15 depends on the two-dimensional refractive index distribution and the low refractive index of the ridge region 15 Since it depends on the two-dimensional refractive index distribution of the region 16, it is difficult to accurately predict the value unless numerical analysis is used. Therefore, the calculation of the condition that the fundamental mode is not cut off was performed in relation to the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser. As shown in FIG. 5, since the ridge region 15 has a trapezoidal shape, its refractive index distribution also has a trapezoidal distribution as indicated by a broken line. In this case, it is possible to approximate by a rectangular refractive index distribution having a bottom width 2T (T + T) of the ridge region 15 and a peak refractive index n a eff .
The y-direction electric field distribution in the case of such a rectangular refractive index distribution can be expressed as the following equation. However, these formulas are well-known formulas.

Figure 2008160157
Figure 2008160157

基本モードのみが許容され高次モードが伝搬されないためには、正規化周波数vはπ/2以下であることが必要である。v=π/2はtan(u)が発散する最初の枝であり、式(3)と(4)の交点として求められる。vがπ/2以下の場合には式(3)と(4)の交点は1個所となり、基本モードのみが発振する。また、光密度をできるだけ低減し、かつ動作電圧を低下させるため、リッジ領域15の底部幅2Tは可能な限り大きくすることが望ましいので、通常はv≒π/2程度にする場合が多い。
よって、リッジ領域の幅2T、低屈折率領域16の屈折率nが既知の場合、リッジ領域15の等価屈折率na effが分かる。上記の式(3)及び(4)を解くことにより、電界分布が式(2)から得られる。次に、この電界分布を次式に示すスポットサイズωoのガウス波で近似することとする。
In order to allow only the fundamental mode and not propagate the higher-order mode, the normalized frequency v needs to be π / 2 or less. v = π / 2 is the first branch where tan (u) diverges, and is obtained as the intersection of equations (3) and (4). When v is π / 2 or less, there is only one intersection between equations (3) and (4), and only the fundamental mode oscillates. In order to reduce the light density as much as possible and reduce the operating voltage, it is desirable to make the bottom width 2T of the ridge region 15 as large as possible.
Therefore, the width 2T of the ridge region, the refractive index n c of the low refractive index region 16 is known, is seen the equivalent refractive index n a eff ridge region 15. By solving Equations (3) and (4) above, the electric field distribution is obtained from Equation (2). Next, this electric field distribution is approximated by a Gaussian wave having a spot size ωo expressed by the following equation.

Figure 2008160157
パワーが一定となるように近似すると、スポットサイズωoは次式のようになる。
Figure 2008160157
When the power is approximated to be constant, the spot size ωo is expressed by the following equation.

Figure 2008160157
Figure 2008160157

2T=3.5μm、na eff=3.4554、n=3.4524 の時、スポットサイズωoは2.46μmとなる。よって、低屈折率領域16の幅Wb=10μmのときの低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界yoにおける電界強度分布は、 式(5)より求まり、リッジ領域中央部の10−10以下となり十分に小さくなることが分かる。
よって、実施の形態3は、低屈折率領域16の幅を発振波長の10倍以上とすることにより、安定な基本モードのみを得るようにしたものである。因みに、BPMによる計算でも安定な基本モードが確認できている。
When 2T = 3.5 μm, n a eff = 3.4554, and n c = 3.4524, the spot size ωo is 2.46 μm. Therefore, the electric field intensity distribution at the boundary yo between the low refractive index region 16 when the width Wb = 10 [mu] m of the low refractive index region 16 the high refractive index region 17, Motomari the equation (5), 10 -10 of the ridge area central portion It turns out that it becomes below and becomes small enough.
Therefore, in the third embodiment, only the stable fundamental mode is obtained by setting the width of the low refractive index region 16 to 10 times or more of the oscillation wavelength. Incidentally, a stable basic mode has been confirmed even by calculation by BPM.

実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4を図にもとづいて説明する。図6は、実施の形態4を説明するための従来型半導体レーザモジュールを示す概略図である。
この図において、20は半導体レーザ、21は反射率がRrである半導体レーザの後端面、22は反射率がRfである半導体レーザの前端面、23は半導体レーザの光導波路領域、24はレンズ、25は光ファイバー、26は反射率がRfgであるファイバーグレーティングである。図7は、半導体レーザ及び半導体レーザモジュールの光出力電流特性を示す特性図、図8は、ファイバーグレーティング26からの戻り光が半導体レーザ20に位置ズレして入射する様子を示した図で、(a)は断面構造、(b)はy方向の屈折率分布を示す。図9は、実施の形態4の半導体レーザモジュールの構成を示す概略図である。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional semiconductor laser module for explaining the fourth embodiment.
In this figure, 20 is a semiconductor laser, 21 is a rear end face of a semiconductor laser having a reflectivity Rr, 22 is a front end face of a semiconductor laser having a reflectivity Rf, 23 is an optical waveguide region of the semiconductor laser, 24 is a lens, 25 is an optical fiber, and 26 is a fiber grating whose reflectance is Rfg. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the optical output current characteristics of the semiconductor laser and the semiconductor laser module, and FIG. 8 is a diagram showing how the return light from the fiber grating 26 is incident on the semiconductor laser 20 while being shifted in position. a) shows a cross-sectional structure, and (b) shows a refractive index distribution in the y direction. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor laser module of the fourth embodiment.

この図において、20aは低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度が、リッジ領域15の中央部における電界強度の5/1000以下である半導体レーザ、あるいはリッジ領域15と低屈折率領域16とで決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度が、リッジ領域15の中央部における電界強度の5/1000以下である半導体レーザである。   In this figure, reference numeral 20a denotes a semiconductor laser in which the electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 is 5/1000 or less of the electric field strength at the central portion of the ridge region 15; The normalized frequency determined by the refractive index region 16 is π / 2 or less, and the electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 is 5/1000 or less of the electric field strength at the center of the ridge region 15. It is a certain semiconductor laser.

図6に示すように、半導体レーザの発振波長を安定化するため、ファイバー25内にファイバーグレーティング26を設けて特定の波長を反射させ、かつ半導体レーザ前端面22を低反射率、半導体レーザ後端面21を高反射率とすることで、ファイバーグレーティング26と半導体レーザ後端面21間で共振器を構成する。レンズ24は、半導体レーザ20からの出射光を効率良くファイバー25に入れるためのもので、このときの結合効率をηで表わす。
図7に示すように、半導体レーザ20のみからの光出力は、半導体レーザ20 に注入する電流に比例して増加する。ただし、注入電流を増加すると、半導体レーザ20の量子井戸活性層近傍の温度が上昇することで屈折率の増加を招く。
この結果、量子井戸活性層近傍と周囲との屈折率差が大きくなって高次モードが発生し、光出力に非線形な変化、つまり半導体レーザキンクを生じる。
一方、半導体レーザモジュールをみると、半導体レーザキンク以下では半導体レーザ出力のη倍がモジュールから出力されるが、半導体レーザキンク以上では半導体レーザ内で発生した高次モードはファイバー25に結合しにくいので、最早結合効率ηを保つことができない。さらに、半導体レーザキンク以下においても、モジュールキンクが生じる場合がある。
As shown in FIG. 6, in order to stabilize the oscillation wavelength of the semiconductor laser, a fiber grating 26 is provided in the fiber 25 to reflect a specific wavelength, and the semiconductor laser front end face 22 has a low reflectivity and the semiconductor laser rear end face. By making 21 a high reflectance, a resonator is formed between the fiber grating 26 and the semiconductor laser rear end face 21. The lens 24 is for efficiently entering the light emitted from the semiconductor laser 20 into the fiber 25, and the coupling efficiency at this time is represented by η.
As shown in FIG. 7, the optical output from only the semiconductor laser 20 increases in proportion to the current injected into the semiconductor laser 20. However, when the injection current is increased, the temperature in the vicinity of the quantum well active layer of the semiconductor laser 20 is increased, thereby increasing the refractive index.
As a result, the difference in refractive index between the vicinity of the quantum well active layer and the surroundings is increased, and a higher-order mode is generated, resulting in a nonlinear change in light output, that is, a semiconductor laser kink.
On the other hand, when looking at the semiconductor laser module, η times the semiconductor laser output is output from the module below the semiconductor laser kink, but higher order modes generated in the semiconductor laser are not easily coupled to the fiber 25 above the semiconductor laser kink. The coupling efficiency η cannot be maintained. Furthermore, module kinks may occur even below the semiconductor laser kink.

上記のモジュールキンクは、図8に示すように、ファイバーグレーティング26 からの戻り光が位置ズレして半導体レーザ20に入射する場合に、半導体レーザ20の基本モード以外の無限に存在する放射モード( 伝搬定数ρ) に結合することによっても発生すると考えられている。よって、この放射モードに結合する割合を低減すれば、モジュールキンクを抑制することが可能となる。
図9は、この発明の実施の形態4の半導体レーザモジュールを示す図である。低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度が、リッジ領域15の中央部における電界強度の5/1000以下である半導体レーザあるいはリッジ領域15と低屈折率領域16とで決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域16と高屈折率領域17の境界における電界強度がリッジ領域15の中央部における電界強度の5/1000以下である半導体レーザとファイバーグレーティング26とを組み合わせたものである。
As shown in FIG. 8, the module kink described above has an infinite number of radiation modes (propagation modes) other than the fundamental mode of the semiconductor laser 20 when the return light from the fiber grating 26 is misaligned and enters the semiconductor laser 20. It is thought to occur by coupling to the constant ρ). Therefore, module kink can be suppressed by reducing the ratio of coupling to this radiation mode.
FIG. 9 shows a semiconductor laser module according to Embodiment 4 of the present invention. Normality determined by the semiconductor laser or the ridge region 15 and the low refractive index region 16 in which the electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 is 5/1000 or less of the electric field strength at the center of the ridge region 15 A semiconductor laser and a fiber grating 26 having an activation frequency of π / 2 or less and an electric field strength at the boundary between the low refractive index region 16 and the high refractive index region 17 being 5/1000 or less of the electric field strength at the central portion of the ridge region 15; Is a combination.

実施の形態5.
次に、この発明の実施の形態5を図にもとづいて説明する。図10は、実施の形態5の半導体レーザモジュールの構成を示す概略図である。
この図において、20bは低屈折率領域16の幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザ、あるいはリッジ領域15と低屈折率領域16とで決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域16の幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザである。図11は、ファイバーグレーティング26からの戻り光が角度ズレして入射する様子を示した図であり、(a)は半導体レーザの断面構造を示す図、(b)はy方向の屈折率分布を示す図、(c)は入射光の状況を示したもので、θは半導体レーザ内での波面の傾きを示すものである。
図12は、低屈折率領域16の幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザにおいて、ファイバーグレーティング26からの戻り光が角度ズレして入射した場合の基本モードへの結合効率を角度ズレ量の関数としてBPM法により求めた結果を示した図である。
低屈折率領域の幅が発振波長の10倍以上の時は、これ以上低屈折率領域の幅を広げても高屈折率領域の影響を受けることがないので、これ以上結合効率が増加することはない。低屈折率領域の幅が発振波長の10倍以下の特性は一例を示したものである。
Embodiment 5. FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor laser module according to the fifth embodiment.
In this figure, reference numeral 20b denotes a semiconductor laser in which the width of the low refractive index region 16 is 10 times or more of the oscillation wavelength, or a normalized frequency determined by the ridge region 15 and the low refractive index region 16 is π / 2 or less and low This is a semiconductor laser in which the width of the refractive index region 16 is not less than 10 times the oscillation wavelength. FIGS. 11A and 11B are views showing a state in which the return light from the fiber grating 26 is incident with an angle deviation, where FIG. 11A is a diagram showing a cross-sectional structure of the semiconductor laser, and FIG. 11B is a refractive index distribution in the y direction. FIG. 4C shows the state of incident light, and θ shows the inclination of the wavefront in the semiconductor laser.
FIG. 12 shows the coupling efficiency to the fundamental mode when the return light from the fiber grating 26 is incident on the semiconductor laser in which the width of the low refractive index region 16 is 10 times or more of the oscillation wavelength. It is the figure which showed the result calculated | required by BPM method as a function of.
When the width of the low refractive index region is 10 times or more of the oscillation wavelength, even if the width of the low refractive index region is further widened, it is not affected by the high refractive index region, so that the coupling efficiency is further increased. There is no. The characteristic that the width of the low refractive index region is not more than 10 times the oscillation wavelength is an example.

モジュールキンクは、図11に示すように、ファイバーグレーティング26からの戻り光が角度ズレして半導体レーザ20bに入射する場合に、半導体レーザ20bの基本モード以外の無限に存在する放射モード( 伝搬定数ρ)に結合するときにも生じると考えられる。従って、この放射モードに結合する割合を低減すれば、モジュールキンクを抑制することが可能となる。
図10は、実施の形態5の半導体レーザモジュールの構成を示す概略図である。低屈折率領域16の幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザ20b、あるいはリッジ領域15と低屈折率領域16とで決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ低屈折率領域16の幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザ20bとファイバーグレーティング26とを組み合わせたものである。
図12に示すように、低屈折率領域16の幅を発振波長の10倍以上にすると、戻り光が半導体レーザの基本モードに結合する割合が増加する。つまり放射モードに結合する量が減少するため、半導体レーザモジュールのモジュールキンクを抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 11, the module kink is an infinite emission mode (propagation constant ρ) other than the fundamental mode of the semiconductor laser 20b when the return light from the fiber grating 26 is incident on the semiconductor laser 20b with an angular deviation. ). Therefore, if the ratio of coupling to this radiation mode is reduced, module kink can be suppressed.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor laser module according to the fifth embodiment. The normalization frequency determined by the semiconductor laser 20b in which the width of the low refractive index region 16 is 10 times or more of the oscillation wavelength or the ridge region 15 and the low refractive index region 16 is π / 2 or less, and the low refractive index region 16 This is a combination of the semiconductor laser 20b whose width is 10 times or more of the oscillation wavelength and the fiber grating 26.
As shown in FIG. 12, when the width of the low refractive index region 16 is 10 times or more of the oscillation wavelength, the rate at which the return light is coupled to the fundamental mode of the semiconductor laser increases. That is, since the amount coupled to the radiation mode is reduced, module kinking of the semiconductor laser module can be suppressed.

この発明の実施の形態1の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2の説明図で、(a)は実施の形態2の構成を示す断面図、(b)は(a)の図におけるy方向の電界強度分布を示す図である。It is explanatory drawing of Embodiment 2 of this invention, (a) is sectional drawing which shows the structure of Embodiment 2, (b) is a figure which shows the electric field strength distribution of the y direction in the figure of (a). この発明の実施の形態2における半導体レーザのy方向の屈折率分布、電界強度分布及び伝搬定数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the refractive index distribution of the y direction of the semiconductor laser in Embodiment 2 of this invention, electric field strength distribution, and a propagation constant. この発明の実施の形態3の説明図で、半導体レーザの構成を示す断面図である。It is explanatory drawing of Embodiment 3 of this invention, and is sectional drawing which shows the structure of a semiconductor laser. リッジ領域及び低屈折率領域の屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution of a ridge area | region and a low refractive index area | region. この発明の実施の形態4を説明するための従来型半導体レーザモジュールを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional semiconductor laser module for demonstrating Embodiment 4 of this invention. 半導体レーザ及び半導体レーザモジュールの光出力電流特性を示す図である。It is a figure which shows the optical output current characteristic of a semiconductor laser and a semiconductor laser module. ファイバーグレーティングからの戻り光が半導体レーザに位置ズレして入射する様子を示した図で、(a)は断面構造、(b)はy方向の屈折率分布を示す。It is the figure which showed a mode that the return light from a fiber grating injects into a semiconductor laser, and (a) shows a cross-sectional structure, (b) shows the refractive index distribution of ay direction. この発明の実施の形態4の半導体レーザモジュールの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the semiconductor laser module of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5の半導体レーザモジュールの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the semiconductor laser module of Embodiment 5 of this invention. ファイバーグレーティングからの戻り光が角度ズレして入射する様子を示した図で、(a)は半導体レーザの断面構造を示す図、(b)はy方向の屈折率分布を示す図、(c)は入射光の状況を示すものである。2A and 2B are diagrams illustrating a state in which return light from a fiber grating is incident with an angle deviation, where FIG. 2A is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a semiconductor laser, FIG. 2B is a diagram illustrating a refractive index distribution in a y direction, and FIG. Indicates the status of incident light. 低屈折率領域幅が発振波長の10倍以上である半導体レーザ において、ファイバーグレーティングからの戻り光が角度ズレして入射した場合の基本モードへの結合効率を角度ズレ量の関数として示した図である。This figure shows the coupling efficiency to the fundamental mode as a function of the amount of angular deviation when the low refractive index region width is 10 times the oscillation wavelength or more when the return light from the fiber grating is incident with angular deviation. is there. 従来のリッジ型半導体レーザの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional ridge type semiconductor laser.

符号の説明Explanation of symbols

1 n-GaAs基板、 6 アンドープInGaAs量子井戸活性層、 14 金線、 15 リッジ領域、 16 低屈折率領域、 17 高屈折率領域、 18 レーザ光の発光パターン、 20 半導体レーザ、 21 半導体レーザの後端面、 22 半導体レーザの前端面、 25 光ファイバー、 26 ファイバーグレーティング。   1 n-GaAs substrate, 6 undoped InGaAs quantum well active layer, 14 gold wire, 15 ridge region, 16 low refractive index region, 17 high refractive index region, 18 laser light emission pattern, 20 semiconductor laser, 21 after semiconductor laser End face, 22 Front end face of semiconductor laser, 25 Optical fiber, 26 Fiber grating.

Claims (5)

リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、上記リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下としたことを特徴とする半導体レーザ装置。   A semiconductor laser device in which a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a high refractive index region having a higher refractive index than that of the low refractive index region is provided further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low-refractive index region is π / 2 or less, and the electric field strength of light at the boundary between the low-refractive index region and the high-refractive index region is expressed by the ridge-type optical waveguide. A semiconductor laser device characterized in that the electric field intensity of light in the central part of the semiconductor is 5/1000 or less. リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上としたことを特徴とする半導体レーザ装置。   A semiconductor laser device in which a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a high refractive index region having a higher refractive index than that of the low refractive index region is provided further outside the low refractive index region. And a normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, and a width of the low refractive index region is 10 times or more of an oscillation wavelength. . リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域と高屈折率領域の境界における光の電界強度を、上記リッジ型光導波路の中央部における光の電界強度の5/1000以下にすると共に、上記半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、上記半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。   A semiconductor laser device in which a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a high refractive index region having a higher refractive index than that of the low refractive index region is provided further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low-refractive index region is π / 2 or less, and the electric field strength of light at the boundary between the low-refractive index region and the high-refractive index region is expressed by the ridge-type optical waveguide. A fiber that introduces light emitted from the semiconductor laser, and a fiber grating that is provided in the fiber and forms a resonator together with the semiconductor laser. A semiconductor laser device comprising: リッジ型光導波路の外側に所定幅の低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記リッジ型光導波路と上記低屈折率領域で決まる正規化周波数をπ/2以下にし、かつ上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上にすると共に、上記半導体レーザからの出射光を導入するファイバーと、このファイバー内に設けられ、上記半導体レーザと共に共振器を構成するファイバーグレーティングとを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。   A semiconductor laser device in which a low refractive index region having a predetermined width is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a high refractive index region having a higher refractive index than that of the low refractive index region is provided further outside the low refractive index region. The normalized frequency determined by the ridge-type optical waveguide and the low refractive index region is π / 2 or less, the width of the low refractive index region is 10 times or more of the oscillation wavelength, and the output from the semiconductor laser is reduced. A semiconductor laser device comprising: a fiber for introducing radiation; and a fiber grating provided in the fiber and constituting a resonator together with the semiconductor laser. リッジ型光導波路の外側に低屈折率領域を設けると共に、上記低屈折率領域の更に外側に上記低屈折率領域の屈折率より高い屈折率の高屈折率領域を設けた半導体レーザ装置において、上記低屈折率領域の幅を発振波長の10倍以上としたことを特徴とする半導体レーザ装置。   In the semiconductor laser device in which a low refractive index region is provided outside the ridge-type optical waveguide, and a high refractive index region having a higher refractive index than the low refractive index region is further provided outside the low refractive index region. A semiconductor laser device characterized in that the width of the low refractive index region is at least 10 times the oscillation wavelength.
JP2008074205A 2008-03-21 2008-03-21 Semiconductor laser device Pending JP2008160157A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008074205A JP2008160157A (en) 2008-03-21 2008-03-21 Semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008074205A JP2008160157A (en) 2008-03-21 2008-03-21 Semiconductor laser device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001241181A Division JP4372377B2 (en) 2001-08-08 2001-08-08 Semiconductor laser device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008160157A true JP2008160157A (en) 2008-07-10

Family

ID=39660644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008074205A Pending JP2008160157A (en) 2008-03-21 2008-03-21 Semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008160157A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102684069A (en) * 2012-05-30 2012-09-19 中国科学院半导体研究所 Hybrid silicone monomode laser based on evanescent field coupling and period microstructural frequency selecting
CN102856789A (en) * 2012-09-19 2013-01-02 中国科学院半导体研究所 Mixed silicon single mode annular cavity laser based on microstructural silicon waveguide frequency selection
CN114552384A (en) * 2020-11-27 2022-05-27 山东华光光电子股份有限公司 Semiconductor laser device for realizing fundamental mode lasing by changing local lateral refractive index and preparation method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102684069A (en) * 2012-05-30 2012-09-19 中国科学院半导体研究所 Hybrid silicone monomode laser based on evanescent field coupling and period microstructural frequency selecting
CN102856789A (en) * 2012-09-19 2013-01-02 中国科学院半导体研究所 Mixed silicon single mode annular cavity laser based on microstructural silicon waveguide frequency selection
CN114552384A (en) * 2020-11-27 2022-05-27 山东华光光电子股份有限公司 Semiconductor laser device for realizing fundamental mode lasing by changing local lateral refractive index and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5082414B2 (en) Optical semiconductor device and optical waveguide device
JP5717726B2 (en) DFB laser diode with lateral coupling for high output power
JP2000323781A (en) Semiconductor laser, semiconductor optical amplifier, and their manufacture
JPH0277185A (en) Grating coupled type surface emitting laser element and modulation thereof
JP2003101139A (en) End surface emitting semiconductor laser and semiconductor laser module
WO2013115179A1 (en) Semiconductor optical element, integrated semiconductor optical element and semiconductor optical element module
JP2001189519A (en) Semiconductor laser device
JP2008021705A (en) Self-pulsating semiconductor laser and its manufacturing method
JPH02156592A (en) Semiconductor laser device
US7796846B2 (en) Optical integrated device and method of manufacturing the same
JPH08330671A (en) Semiconductor optical element
JP6335609B2 (en) Spot size conversion element and semiconductor device
US9929532B1 (en) Broad area semiconductor laser device
JP2008160157A (en) Semiconductor laser device
JPWO2016129618A1 (en) Semiconductor laser element and laser beam irradiation apparatus
JP4106210B2 (en) Optical semiconductor device
JP4372377B2 (en) Semiconductor laser device
JP3061169B2 (en) Semiconductor laser
JP4793311B2 (en) Laser amplifier
JP2000323782A (en) Semiconductor laser and semiconductor optical amplifier and manufacture thereof
US10855054B2 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing semiconductor laser device
JP6034681B2 (en) Semiconductor light emitting device, semiconductor light emitting device module, and optical pulse tester
WO2020255183A1 (en) Semiconductor light source element and method of manufacturing optical semiconductor waveguide window structure
JP5530229B2 (en) Semiconductor light emitting device and optical pulse tester using the same
US20130161516A1 (en) Optical pulse tester using light emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20080328

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080930

A521 Written amendment

Effective date: 20081030

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Effective date: 20090217

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

A521 Written amendment

Effective date: 20090415

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20090423

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Effective date: 20090529

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

A521 Written amendment

Effective date: 20100723

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523