JP2777434B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2777434B2 JP2777434B2 JP30023389A JP30023389A JP2777434B2 JP 2777434 B2 JP2777434 B2 JP 2777434B2 JP 30023389 A JP30023389 A JP 30023389A JP 30023389 A JP30023389 A JP 30023389A JP 2777434 B2 JP2777434 B2 JP 2777434B2
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- laser
- optical
- optical waveguide
- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザに関する。
（ロ） 従来の技術 半導体レーザから得られるレーザ光の強度を増大させ
るためにはレーザペレットの端面発光領域の光密度を減
少させて端面の結晶学的損傷を抑える必要がある。この
ような観点から、例えば、雑誌「レーザー技術」第16巻
第３号P.41〜P.50に示されているように、光導波路の幅
を広げてレーザペレットの端面発光領域の光密度の低減
を図ったブロードエリアレーザが提案されている。この
ブロードエリアレーザの一例を第８図に示す。同図にお
いて、（10）はGaAs、AlGaAsなどの化合物半導体を順次
積層して形成した半導体レーザペレットで、その上面に
は光導波路を構成するリッジ（11）が設けられている。
そしてこのリッジ（11）は約60μｍの幅を有している。
るためにはレーザペレットの端面発光領域の光密度を減
少させて端面の結晶学的損傷を抑える必要がある。この
ような観点から、例えば、雑誌「レーザー技術」第16巻
第３号P.41〜P.50に示されているように、光導波路の幅
を広げてレーザペレットの端面発光領域の光密度の低減
を図ったブロードエリアレーザが提案されている。この
ブロードエリアレーザの一例を第８図に示す。同図にお
いて、（10）はGaAs、AlGaAsなどの化合物半導体を順次
積層して形成した半導体レーザペレットで、その上面に
は光導波路を構成するリッジ（11）が設けられている。
そしてこのリッジ（11）は約60μｍの幅を有している。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 斯る構成のブロードエリアレーザの電流−光出力特性
は、第９図に示すように不規則な関係にあり、レーザと
して使いにくいものである。またこのブロードエリアレ
ーザは、第10図に表される水平方向遠視野像を示し、出
力が高くなるほど半値全角が広がっており、レーザ光と
しては品質が低いものである。
は、第９図に示すように不規則な関係にあり、レーザと
して使いにくいものである。またこのブロードエリアレ
ーザは、第10図に表される水平方向遠視野像を示し、出
力が高くなるほど半値全角が広がっており、レーザ光と
しては品質が低いものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、このブロードエリアレーザ半導体レーザに
おいて、レーザペレットの光導波路の幅を光共振器端面
近傍において狭く、光共振器中央部において広く設定し
ている。
おいて、レーザペレットの光導波路の幅を光共振器端面
近傍において狭く、光共振器中央部において広く設定し
ている。
また本発明は、出射されるレーザ光の光軸に対する、
上記光共振器中央部に向かう光導波路の広がり角度θを
10≦θ≦20（度）とする。
上記光共振器中央部に向かう光導波路の広がり角度θを
10≦θ≦20（度）とする。
（ホ） 作 用 本発明によれば、光共振器端面近傍においては電流注
入はその中央部の幅狭の個所のみで行われ、その両側は
損失領域となっているので、横基本モードのみが通常発
振を行い、単峰性で狭い水平方向遠視野像の高品質のレ
ーザ光を発振する。
入はその中央部の幅狭の個所のみで行われ、その両側は
損失領域となっているので、横基本モードのみが通常発
振を行い、単峰性で狭い水平方向遠視野像の高品質のレ
ーザ光を発振する。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明半導体レーザの斜視図を示しており、
同図において、（１）は約300μｍ角の大きさの半導体
レーザペレットで、Ｎ型のGaAs基板（２）と、該基板
（２）表面上のＮ型AlGaAs層（３）と、該層（３）上の
ノンドープAlGaAs層（４）と、該層（４）上のＰ型AlGa
As層（５）と、該層（５）上のＰ型GaAs層（６）と、か
ら成っており、Ｐ型AlGaAs層（５）と、Ｐ型GaAs層
（６）とはフォトリソグラフィによってペレット（１）
の対向端面間にわたって設けられた光共振器を構成する
光導波路に該当するメサ状リッジ（７）を成している。
本発明はこのリッジ（７）の形状に特徴を有する。即
ち、リッジ（７）はその中央部において約60μｍの幅を
有し、ペレット（１）端面近傍においては約３μｍの幅
になるように構成されている。尚、リッジ（７）の形成
において、リッジ（７）外部の上部クラッド層をなすＰ
型AlGaAs層（５）の厚みは約0.2μｍである。
同図において、（１）は約300μｍ角の大きさの半導体
レーザペレットで、Ｎ型のGaAs基板（２）と、該基板
（２）表面上のＮ型AlGaAs層（３）と、該層（３）上の
ノンドープAlGaAs層（４）と、該層（４）上のＰ型AlGa
As層（５）と、該層（５）上のＰ型GaAs層（６）と、か
ら成っており、Ｐ型AlGaAs層（５）と、Ｐ型GaAs層
（６）とはフォトリソグラフィによってペレット（１）
の対向端面間にわたって設けられた光共振器を構成する
光導波路に該当するメサ状リッジ（７）を成している。
本発明はこのリッジ（７）の形状に特徴を有する。即
ち、リッジ（７）はその中央部において約60μｍの幅を
有し、ペレット（１）端面近傍においては約３μｍの幅
になるように構成されている。尚、リッジ（７）の形成
において、リッジ（７）外部の上部クラッド層をなすＰ
型AlGaAs層（５）の厚みは約0.2μｍである。
このような構成の半導体レーザに電流を注入すると、
メサ状リッジ（７）内で光共振器を構成している光導波
路内においてレーザ発振が行われるが、ペレット（１）
端面近傍においては中央部の幅約３μｍの個所しか電流
注入がなされないので、その個所以外は損失領域となっ
ている。そのため横基本モードは通常の発振を行うが、
一次、二次などの高次モードの発振は強度ピークが損失
領域に掛かるため、発振が抑制される。この状態を示し
たのが第２図で、この図はペレット（１）端面近傍の断
面図（Ａ）、その断面個所の利得分布図（Ｂ）、並びに
電場分布図（ｃ）であり、０次の基本モードのみが注入
領域（８）にあり、それ以外の一次、二次などの高次モ
ードは損失領域（９）に位置していることが理解できる
であろう。
メサ状リッジ（７）内で光共振器を構成している光導波
路内においてレーザ発振が行われるが、ペレット（１）
端面近傍においては中央部の幅約３μｍの個所しか電流
注入がなされないので、その個所以外は損失領域となっ
ている。そのため横基本モードは通常の発振を行うが、
一次、二次などの高次モードの発振は強度ピークが損失
領域に掛かるため、発振が抑制される。この状態を示し
たのが第２図で、この図はペレット（１）端面近傍の断
面図（Ａ）、その断面個所の利得分布図（Ｂ）、並びに
電場分布図（ｃ）であり、０次の基本モードのみが注入
領域（８）にあり、それ以外の一次、二次などの高次モ
ードは損失領域（９）に位置していることが理解できる
であろう。
第３図は第１図に示した本発明レーザの水平方向遠視
野像を示しており、出力が高くなっても視野は広がら
ず、高品質のレーザ光を発振している。また第４図は同
じく本発明レーザの電流−光出力特性図であって、両者
がリニアな関係にあることがわかる。
野像を示しており、出力が高くなっても視野は広がら
ず、高品質のレーザ光を発振している。また第４図は同
じく本発明レーザの電流−光出力特性図であって、両者
がリニアな関係にあることがわかる。
次に、ペレット（１）端面近傍におけるリッジ（７）
の幅を３μｍ、光共振器長を300μｍとして、第１図中
破線で示すレーザ光の光軸に対する、光共振器中央部に
向かう光導波路の広がり角（第１図中θで示す角度）を
種々変化させて本実施例レーザを作製し、夫々の水平方
向遠視野像における単峰化率（単峰性の得られるレーザ
個数の比率）を調べた。この結果を第５図に示す。図か
ら明らかな如く広がり角θが10度を越えたあたりから低
下し始め、20度を超えると単峰化率は急激に低下する。
この10度という値は光導波路の実効屈折率が3.40、光導
波路外部の実効屈折率が3.35である本実施例装置の光導
波路界面における全反射角に対応する。したがって、第
５図は、広がり角θが大きくなり、光導波路外にレーザ
光が透過し易くなるにつれて高次モードが発振し易くな
ることを示している。
の幅を３μｍ、光共振器長を300μｍとして、第１図中
破線で示すレーザ光の光軸に対する、光共振器中央部に
向かう光導波路の広がり角（第１図中θで示す角度）を
種々変化させて本実施例レーザを作製し、夫々の水平方
向遠視野像における単峰化率（単峰性の得られるレーザ
個数の比率）を調べた。この結果を第５図に示す。図か
ら明らかな如く広がり角θが10度を越えたあたりから低
下し始め、20度を超えると単峰化率は急激に低下する。
この10度という値は光導波路の実効屈折率が3.40、光導
波路外部の実効屈折率が3.35である本実施例装置の光導
波路界面における全反射角に対応する。したがって、第
５図は、広がり角θが大きくなり、光導波路外にレーザ
光が透過し易くなるにつれて高次モードが発振し易くな
ることを示している。
また、同様に広がり角θを変化させた時の最大光出力
の値（端面破壊が生じる値）を調べた。この結果を第６
図に示す。図から明らかな如く、広がり角θが大きくな
るにつれて最大光出力も増加していき、広がり角θが20
度を超えると最大光出力は低下する。第７図に広がり角
θを15度としたレーザと25度としたレーザの光出力特性
を示す。図に示すように、広がり角θが20度を超えると
光出力特性の直線性も低下する傾向にある。これは、広
がり角θが大きくなると導波路内に透過する光が増え、
この光が層に吸収されて損失となり、またこの時生じる
熱によって素子が劣化するためである。
の値（端面破壊が生じる値）を調べた。この結果を第６
図に示す。図から明らかな如く、広がり角θが大きくな
るにつれて最大光出力も増加していき、広がり角θが20
度を超えると最大光出力は低下する。第７図に広がり角
θを15度としたレーザと25度としたレーザの光出力特性
を示す。図に示すように、広がり角θが20度を超えると
光出力特性の直線性も低下する傾向にある。これは、広
がり角θが大きくなると導波路内に透過する光が増え、
この光が層に吸収されて損失となり、またこの時生じる
熱によって素子が劣化するためである。
以上の結果から水平方向遠視野像の単峰性を維持しつ
つ、高い光出力を得るには、光導波路の広がり角θ上を
10度以上20度以下に設定すれば良いことがわかる。
つ、高い光出力を得るには、光導波路の広がり角θ上を
10度以上20度以下に設定すれば良いことがわかる。
本発明にあっては、共振器長は600μｍ以下であれば
良く、ペレット（１）端面近傍におけるリッジ（７）の
幅は３μｍ以下とするのが好ましい。
良く、ペレット（１）端面近傍におけるリッジ（７）の
幅は３μｍ以下とするのが好ましい。
（ト） 考案の効果 本発明は以上の説明から明らかなように、レーザペレ
ットの光導波路の幅を、光共振器端面近傍において狭
く、光共振器中央部において広く設定し、またさらに光
導波路の広がり幅θを10〜20度に設定しているので、光
共振器端面近傍において０次モード以外の高次モードの
強度ピークは損失領域に掛かり、その結果、水平横モー
ドを基本モードに維持した状態にて高出力のレーザ発振
を行わしめることができる。
ットの光導波路の幅を、光共振器端面近傍において狭
く、光共振器中央部において広く設定し、またさらに光
導波路の広がり幅θを10〜20度に設定しているので、光
共振器端面近傍において０次モード以外の高次モードの
強度ピークは損失領域に掛かり、その結果、水平横モー
ドを基本モードに維持した状態にて高出力のレーザ発振
を行わしめることができる。
第１図は本発明レーザの斜視図、第２図は本発明レーザ
の発振状態を示した状態図、第３図は本発明レーザの水
平方向遠視野像図、第４図は同じく本発明レーザの電流
−光出力特性図、第５図及び第６図は夫々光導波路の広
がり角θを変えた時の、水平方向遠視野像の単峰化率の
変化を示す特性図及び最大光出力を示す特性図、第７図
は広がり角を夫々15度、25度としたレーザの電流−光出
力特性図、第８図は従来構造レーザの斜視図、第９図は
その電流−光出力特性図、第10図は同じくその水平方向
遠視野像図である。
の発振状態を示した状態図、第３図は本発明レーザの水
平方向遠視野像図、第４図は同じく本発明レーザの電流
−光出力特性図、第５図及び第６図は夫々光導波路の広
がり角θを変えた時の、水平方向遠視野像の単峰化率の
変化を示す特性図及び最大光出力を示す特性図、第７図
は広がり角を夫々15度、25度としたレーザの電流−光出
力特性図、第８図は従来構造レーザの斜視図、第９図は
その電流−光出力特性図、第10図は同じくその水平方向
遠視野像図である。
Claims (2)
- 【請求項１】光導波路の幅が、横高次モードの発振を許
容するブロードエリアタイプ半導体レーザであって、レ
ーザペレットの光導波路の幅が光共振器端面近傍におい
て狭く、光共振器中央部において広く設定されているこ
とを特徴とした半導体レーザ。 - 【請求項２】出射されるレーザ光の光軸に対する、上記
光共振器中央部に向かう光導波路の広がり角度θを10≦
θ≦20（度）とすることを特徴とした第１項記載の半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30023389A JP2777434B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-11-17 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-81111 | 1989-03-30 | ||
| JP8111189 | 1989-03-30 | ||
| JP30023389A JP2777434B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-11-17 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316192A JPH0316192A (ja) | 1991-01-24 |
| JP2777434B2 true JP2777434B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=26422155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30023389A Expired - Fee Related JP2777434B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-11-17 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777434B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6075801A (en) * | 1995-01-18 | 2000-06-13 | Nec Corporation | Semiconductor laser with wide side of tapered light gain region |
| KR20020077567A (ko) * | 2001-04-02 | 2002-10-12 | 한국전자통신연구원 | 광모드 크기 변환기가 결합된 레이저 및 그 제조 방법 |
| CN101916963A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-15 | 厉巧云 | 高功率单模输出的微型半导体激光二极管及其制造方法 |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP30023389A patent/JP2777434B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0316192A (ja) | 1991-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |