JP2765850B2 - 高出力半導体レーザ素子 - Google Patents
高出力半導体レーザ素子Info
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- JP2765850B2 JP2765850B2 JP63069376A JP6937688A JP2765850B2 JP 2765850 B2 JP2765850 B2 JP 2765850B2 JP 63069376 A JP63069376 A JP 63069376A JP 6937688 A JP6937688 A JP 6937688A JP 2765850 B2 JP2765850 B2 JP 2765850B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- resonator
- ridge
- optical waveguide
- layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高出力まで横基本モードで安定に発振する半
導体レーザ素子に関する。
導体レーザ素子に関する。
従来の半導体レーザ装置は、例えばオプトエレクトロ
ニクス−デバイス アンド テクノロジー，第１巻,1
号,57頁から65頁（Optoelectronics−Devices and Tech
nologies,vol.1,No. 1 pp57−65,（1986））に記載され
ている。
ニクス−デバイス アンド テクノロジー，第１巻,1
号,57頁から65頁（Optoelectronics−Devices and Tech
nologies,vol.1,No. 1 pp57−65,（1986））に記載され
ている。
上記従来技術は、高出力で動作させる場合の横モード
の安定性や、端面劣化に関しての配慮がなされておら
ず、より高い光出力で動作させる場合には問題があつ
た。
の安定性や、端面劣化に関しての配慮がなされておら
ず、より高い光出力で動作させる場合には問題があつ
た。
本発明の目的は、高出力でも横基本モードで安定に動
作する半導体レーザ素子の構造を提供することにある。
作する半導体レーザ素子の構造を提供することにある。
上記目的は、作りつけの光導波路を有する半導体レー
ザにおいて、少なくとも一方の端面近傍、および、中央
付近の複数箇所において、前記半導波路の幅を部分的に
狭くし、他の領域はほぼ一様な幅とすることにより達成
される。
ザにおいて、少なくとも一方の端面近傍、および、中央
付近の複数箇所において、前記半導波路の幅を部分的に
狭くし、他の領域はほぼ一様な幅とすることにより達成
される。
本発明の構造の半導体レーザ素子においては、レーザ
光の活性層に対して平行方向の分布は、実効的な導波路
幅に応じて広がるが、少なくとも端面近傍と、中央付近
に設けた、狭い導波路幅の部分によつて、共振器の軸が
中央付近に固定される。また、中央付近の電磁界強度が
低く、両側部にピークを持つような横１次モードや、両
側部にも相当の強度分布を持つような高次の横モードに
対しては、上記の狭い導波路部がより強い損失を与える
ため、横高次モードの発振しきい利得が上昇する。従つ
て、実効的なストライプ幅を拡げて光スポツトサイズを
大きくしても、横基本モードで安定な発振が得られる。
スポツトサイズを大きくすることは、単位断面積当りの
光パワー密度が低減されることを意味し、これにより、
端面劣化の問題を著しく改善できる。すなわち、高出力
でかつ、横基本モードで安定に動作する半導体レーザ素
子が得られる。
光の活性層に対して平行方向の分布は、実効的な導波路
幅に応じて広がるが、少なくとも端面近傍と、中央付近
に設けた、狭い導波路幅の部分によつて、共振器の軸が
中央付近に固定される。また、中央付近の電磁界強度が
低く、両側部にピークを持つような横１次モードや、両
側部にも相当の強度分布を持つような高次の横モードに
対しては、上記の狭い導波路部がより強い損失を与える
ため、横高次モードの発振しきい利得が上昇する。従つ
て、実効的なストライプ幅を拡げて光スポツトサイズを
大きくしても、横基本モードで安定な発振が得られる。
スポツトサイズを大きくすることは、単位断面積当りの
光パワー密度が低減されることを意味し、これにより、
端面劣化の問題を著しく改善できる。すなわち、高出力
でかつ、横基本モードで安定に動作する半導体レーザ素
子が得られる。
本発明の実施例を第１図，第２図により説明する。第
１図は高出力半導体レーザの共振器軸に直角方向の断面
を示す。１はｎ型GaAs基板（Siドープ,n〜２×1018c
m-3）で、この上に有機金属気相成長（OMVPE）法によつ
て、ｎ型Ga0.55Al0.45Asクラツド層２（Seドープ,n〜６
×1017cm-3,厚さ約２μｍ）、アンドープGa0.86Al0.14A
s活性層３（厚さ約0.05μｍ）,p型Ga0.55Al0.45Asクラ
ツド層４（Znドープ,p〜５×1017cm-3,厚さ約1.0μ
ｍ）,p型Ga0.8Al0.2As界面積５（Znドープ,p〜１×1018
cm-3,厚さ約1.0μｍ）を形成した。
１図は高出力半導体レーザの共振器軸に直角方向の断面
を示す。１はｎ型GaAs基板（Siドープ,n〜２×1018c
m-3）で、この上に有機金属気相成長（OMVPE）法によつ
て、ｎ型Ga0.55Al0.45Asクラツド層２（Seドープ,n〜６
×1017cm-3,厚さ約２μｍ）、アンドープGa0.86Al0.14A
s活性層３（厚さ約0.05μｍ）,p型Ga0.55Al0.45Asクラ
ツド層４（Znドープ,p〜５×1017cm-3,厚さ約1.0μ
ｍ）,p型Ga0.8Al0.2As界面積５（Znドープ,p〜１×1018
cm-3,厚さ約1.0μｍ）を形成した。
次に表面にCVD法によつてSiO2を約2000Å形成した
後、ホトリソグラフイ、化学エツチングによつて、共振
器軸方向に、光導波用リツジ６を設けた。リツジの幅
は、約７μｍで、端面近傍と中央付近に幅3.5μｍの幅
の狭い部分を設けた。また、リツジの深さは、ｐ型クラ
ツド層４の残りの厚さが約0.3μｍとなるようにした。
次に、ストライプ状SiO2マスクを用いて、ｎ型GaAs電流
挟搾層兼光吸収層７（Seドープ,n〜４×1018cm-3、厚さ
約0.7μｍ）をストライプ状リツジの両側に選択的に形
成し、さらに、前記SiO2マスク除去した後、ｐ−Ga0.55
Al0.45As埋込層８（Znドープ,p〜２×1018cm-3,厚さ約
１μｍ）,p−GaAsキヤツプ層９（Znドープ,p〜２×1018
cm-3,厚さ約２μｍ）を形成した。次に、ｐ側電極10、
およびｎ側電極11を形成し、へき開、スクライビングを
行つて、半導体レーザチツプとし、端面パツシベーシヨ
ン処理後、ステム上に組立てた。
後、ホトリソグラフイ、化学エツチングによつて、共振
器軸方向に、光導波用リツジ６を設けた。リツジの幅
は、約７μｍで、端面近傍と中央付近に幅3.5μｍの幅
の狭い部分を設けた。また、リツジの深さは、ｐ型クラ
ツド層４の残りの厚さが約0.3μｍとなるようにした。
次に、ストライプ状SiO2マスクを用いて、ｎ型GaAs電流
挟搾層兼光吸収層７（Seドープ,n〜４×1018cm-3、厚さ
約0.7μｍ）をストライプ状リツジの両側に選択的に形
成し、さらに、前記SiO2マスク除去した後、ｐ−Ga0.55
Al0.45As埋込層８（Znドープ,p〜２×1018cm-3,厚さ約
１μｍ）,p−GaAsキヤツプ層９（Znドープ,p〜２×1018
cm-3,厚さ約２μｍ）を形成した。次に、ｐ側電極10、
およびｎ側電極11を形成し、へき開、スクライビングを
行つて、半導体レーザチツプとし、端面パツシベーシヨ
ン処理後、ステム上に組立てた。
第２図は本実施例の半導体レーザの導波路構造を示す
上面模式図である。半導体レーザチツプ12に設けたリツ
ジ状導波路６には、端面近傍および中央付近に最狭部幅
約3.5μｍのクビレ13が形成されている。その他の部分
のリツジ幅は約８μｍである。
上面模式図である。半導体レーザチツプ12に設けたリツ
ジ状導波路６には、端面近傍および中央付近に最狭部幅
約3.5μｍのクビレ13が形成されている。その他の部分
のリツジ幅は約８μｍである。
本実施例の半導体レーザ素子は、波長約780nm、しき
い電流値約60mAで発振し、50mWまで安定な横基本モード
が得られた。また、端面破壊光出力は60mW程度まで向上
した。
い電流値約60mAで発振し、50mWまで安定な横基本モード
が得られた。また、端面破壊光出力は60mW程度まで向上
した。
本発明によれば、光導波路内に設けた複数箇所の幅の
狭い導波路部によつて、発振横モードが中央部分に安定
化され、かつ、横高次モードに対しては、損失が大とな
るために横高次モードが励起されにくくなる。また、平
均的に幅の広い光導波路によつて、活性層に水平方向の
光の分布は広くなり、従つて単位断面積当りの光強度を
低減させることが可能になる。その結果、本発明によれ
ば、横基本モードで高光出力まで安定に発振する半導体
レーザ素子が得られる。
狭い導波路部によつて、発振横モードが中央部分に安定
化され、かつ、横高次モードに対しては、損失が大とな
るために横高次モードが励起されにくくなる。また、平
均的に幅の広い光導波路によつて、活性層に水平方向の
光の分布は広くなり、従つて単位断面積当りの光強度を
低減させることが可能になる。その結果、本発明によれ
ば、横基本モードで高光出力まで安定に発振する半導体
レーザ素子が得られる。
なお、本発明はGaAlAs系半導体レーザに限られず、他
の材料、例えばInGaAlP系等にも適用可能で、その技術
的効果は大である。
の材料、例えばInGaAlP系等にも適用可能で、その技術
的効果は大である。
第１図は本発明の実施例の半導体レーザの共振器軸方向
に直角方向の断面図、第２図は本発明の実施例の半導体
レーザの導波路構造を示す上面模式図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型Ga0.55Al0.45Asクラツ
ド層、３……Ga0.86Al0.14As活性層、４……ｐ型Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、６……光導波用リツジ、13……光
導波路に設けたクビレ。
に直角方向の断面図、第２図は本発明の実施例の半導体
レーザの導波路構造を示す上面模式図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型Ga0.55Al0.45Asクラツ
ド層、３……Ga0.86Al0.14As活性層、４……ｐ型Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、６……光導波用リツジ、13……光
導波路に設けたクビレ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】活性層と、該活性層上に形成され且つ活性
層の反対側に共振器軸方向に延伸したストライプ状のリ
ッジを有する第１導電型の光導波路層と、該光導波路層
のリッジの両側に接し且つ光導波層のリッジ両側の領域
上に形成された該第１導電型とは逆の第２導電型の光吸
収層を含めて構成され、 上記リッジは上記共振器軸に沿って共振器中央と該共振
器の両端面側の３箇所に該リッジの幅が狭められた狭隘
部を有し、該共振器端面側の狭隘部はいずれも該共振器
端面の近傍に配置され、且つ該狭隘部はその共振器軸方
向の長さより長い距離を以て互いに離間して形成されて
いることを特徴とする高出力半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069376A JP2765850B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 高出力半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069376A JP2765850B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 高出力半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243489A JPH01243489A (ja) | 1989-09-28 |
| JP2765850B2 true JP2765850B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=13400781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069376A Expired - Lifetime JP2765850B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 高出力半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765850B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2536044B2 (ja) * | 1988-04-12 | 1996-09-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ−ザ装置 |
| KR100757878B1 (ko) * | 2006-01-13 | 2007-09-11 | 삼성전자주식회사 | 모드 크기 변환기를 갖는 레이저 다이오드 |
| JP7340974B2 (ja) * | 2019-07-18 | 2023-09-08 | パナソニックホールディングス株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5029283A (ja) * | 1973-07-19 | 1975-03-25 | ||
| JPS58220488A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS59171187A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60187081A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63069376A patent/JP2765850B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01243489A (ja) | 1989-09-28 |
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Legal Events
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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