JP3119301B2 - 高出力半導体レーザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、特
に光出力に関するキンク現象が問題となるような高出力
で発振する半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭６１−１１９０８９号公
報、特開昭５６−１４８８８０号公報、特開平２−２０
６１９１号公報等に、分布帰還型（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄ Ｂａｃｋ）半導体レーザが記
載されている。

【０００３】これらは、いずれも共振器全体に渡ってＤ
ＦＢ構造を設けており、それによりＤＦＢ構造の周期に
合う特定の共振器内波長を有するモードだけが選択的に
増幅され、単一波長発振、波長の温度無依存性などを実
現している。また、最大利得が得られる波長に合うよう
にＤＦＢ構造の周期を設計することで、低閾値発振を実
現している。

【０００４】上記特開昭５６−１４８８８０号公報で
は、活性層をＩｎＧａＡｓＰで形成していることから、
発振波長は１．３〜２．０μｍの間にあると思われる。
また、特開平２−２０６１９１号公報では、活性層にＧ
ａＩｎＰを用いているため、発振波長は６００ｎｍ〜７
００ｎｍの間にあると思われる。

【０００５】上記３例ではいずれも、共振器全体に渡る
ＤＦＢ構造に加え、水平横モード制御を行うためにスト
ライプ構造を設けることで、単一縦モードと単一水平横
モード発振とを同時に実現している。

【０００６】また、例えば「半導体レーザ」（オーム
社、応用物理学会編）２３８ページには、高出力化の一
般的な手法として誘電体膜などによって、一方の端面を
低反射率に他方の端面を高反射率にする、いわゆる無反
射（ＡＲ）−高反射（ＨＲ）コーティングが記されてい
る。これにより、一方の端面からの光出力を他方に比
べ、高めることができる。

【０００７】一般に半導体レーザでは、注入電流と光出
力の関係は、発振閾値と光出力が低いところとの間では
線形であるが、光出力を高めていくと、前述の関係が線
形でなくなるキンクという現象が起きる。「半導体レー
ザ」（オーム社）の例は、キンク現象が発生する時点の
光出力（キンク光出力）を高めるのにも有効な手段であ
る。

【０００８】また、キンク光出力を高めるための一般的
な手法として、ストライプ幅を狭めることが有効である
ことが、例えば、「半導体レーザ」（培風館、伊藤良
一、中村道治編）の９８ページに記されている。一般に
光出力を高めていくと、活性層中のキャリヤがホールバ
ーニングで失われる程度が大きくなるため、導波路中心
部の利得が維持できなくなり、水平横高次モードが立ち
やすくなるのでキンク現象が生じる。ストライプ幅を狭
めると、キンク現象が起きにくくなるのは、利得領域が
狭い幅に限定されるので、利得飽和が起きても、導波路
外部への光の染み出しが大きい高次モードは、基本モー
ドと比べて利得が得られにくいからである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】キンク現象は、レーザ
が水平横方向の０次（基本）モードで動作している状態
から、高次モード、主に１次モードが、摂動として０次
モードに加わった状態に変化するときに生じる。この１
次モードの混入は注入電流の増大、横漏れ電流の増大、
活性層中キャリヤのホールバーニングの影響で、導波路
の屈折率分布、利得分布が変化するために起こる。従っ
て、１次モードを抑制することで、キンク現象の発生を
抑えることができ、キンク光出力を高めることができ
る。０次モードと１次モードは共振器方向の伝搬定数、
ひいては共振器内波長が異なるので、共振器方向にＤＦ
Ｂ構造を設け、その周期の２／ｎ倍（以下、２／ｎ倍周
期という）を０次モードの共振器内波長と同じか近い値
にすることで、１次モードを抑えることができ、キンク
光出力を高めることができる。

【００１０】先に示した特開昭６１−１１９０８９号公
報、特開昭５６−１４８８８０号公報、特開平２−２０
６１９１号公報等に記載されているように、共振器全体
に渡って一定幅のストライプ状導波路とＤＦＢ構造が形
成されている場合、導波路幅を広くすると、水平横モー
ドの０次と１次の共振器方向への伝搬定数、ひいては共
振器内波長の差が小さくなるため、ＤＦＢ構造を設けて
も、１次以上の高次モードが抑制されるとは限らない。
すなわち、ＤＦＢの２／ｎ倍周期が１次モードの共振器
内波長に近いような状況が生じると、むしろ１次モード
を優勢にしてしまう可能性がある。仮にＤＦＢを含む導
波路をＤＦＢの２／ｎ倍周期が０次モードの共振器内波
長と一致するように設計しても、現実のレーザでは、共
振器内の屈折率は電流注入、ホールバーニングなどで変
化するので、０次と１次の共振器方向への共振器内波長
の差が小さい場合には、前述のＤＦＢの２／ｎ倍周期が
１次モードの共振器内波長に近くなってしまうような状
況が起こりやすい。従って、このような場合、ＤＦＢ構
造を設けることはキンク光出力を高めるための得策には
ならない。

【００１１】また、共振器全体に渡って、導波路幅を狭
くした場合は、水平横モードの０次と１次の共振器方向
への伝搬定数の差は大きくなるので、ＤＦＢの２／ｎ倍
周期を０次モードの共振器内波長に一致するように設計
すれば、１次モードを抑制することができるので、キン
ク光出力を高めることはできる。しかしながら、導波路
幅を狭くすると、動作電流密度が高くなるため、高温で
の安定動作が困難になる。一般に発振波長が短くなると
信頼性は低下するので、特に発振波長が１．１μｍ以下
の半導体レーザで大きな問題となる。例えば、１．３μ
ｍ、１．５５μｍなどの波長帯のレーザでは、一定光出
力動作時の動作電流の上昇という劣化は見られないが、
０．９８μｍ、０．６５μｍなどの波長帯のレーザで
は、動作電流密度が大きい場合には、前述の動作電流の
上昇が顕著になる。従って、共振器全体に渡ってＤＦＢ
構造を設けた場合には、導波路幅が広くても、狭くて
も、高出力安定動作には適さないものとなってしまう。

【００１２】さらに、ＤＦＢ構造が共振器全体に渡って
いると、ＤＦＢ構造の反射特性のために、共振器外部に
取り出される光強度は、共振器内部の光強度に比べて極
めて小さく、本質的に高出力化が図れないとう不都合が
ある。

【００１３】また、先に示した「半導体レーザ」（オー
ム社）の例のように、端面反射率を下げることは、キン
ク光出力を高めるための有効な手法であるが、一方で閾
値電流が上昇してしまうという不都合がある。

【００１４】また、先に示した「半導体レーザ」（培風
館）の例のように、導波路幅を狭めることはキンク光出
力抑制のために有効であるが、単に導波路幅を狭めるだ
けでは、動作電流密度の増大を招き、信頼性に支障をき
たす。

【００１５】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解決し、キンク光出力が高く、閾値が低く、高温にお
いても安定に動作する半導体レーザを提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ共振器
を構成する導波路の一部に、他の部分より導波路幅が細
く一定で、かつ分布帰還構造を備えた狭幅部を設けたこ
とを特徴とする半導体レーザに関する。

【００１７】ここで、前記分布帰還構造の周期の２／ｎ
倍（但し、ｎは１以上の整数である。）が、室温におけ
る導波路の基本水平横モード光の共振器内波長と等しい
ことが好ましい。

【００１８】本発明ではまた、前記分布帰還構造の周期
の２／ｎ倍（但し、ｎは１以上の整数である。）が、動
作温度における導波路の基本水平横モード光の共振器内
波長と等しいか、または室温における基本水平横モード
光の共振器内波長から動作温度における導波路の基本水
平横モード光の共振器内波長側にずれていることも好ま
しい。

【００１９】さらに本発明においては、前記導波路が、
前記狭幅部と、導波路幅が広く一定の広幅部と、この狭
幅部と広幅部の間をつなぎ導波路幅が連続的に一様に変
化しているテーパー部とを有していることが好ましい。

【００２０】本発明では、前記レーザ共振器の２つの端
面に、前記広幅部と狭幅部がそれぞれ面しており、狭幅
部側の端面に無反射コーティングが設けられ、広幅部側
の端面に高反射コーティングが設けられていることが好
ましい。

【００２１】本発明は、特に発振波長が１．１μｍ以下
の半導体レーザに適用することが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の半導体レーザの
１例を模式的に示した平面図である。導波路１には、広
幅部１３と幅の狭い狭幅部１１が設けられ、狭幅部１１
にＤＦＢ構造２が形成されている。

【００２３】このように、導波路の一部分だけが細めら
れていることにより、細めた部分では、０次モードと１
次モードの共振器内波長の差が大きいので、０次モード
に有利なＤＦＢ構造を設けることで、１次モードを抑制
することができる。狭幅部１１以外の部分は、電流密度
が高くならないように導波路を広くしておき、ＤＦＢ構
造も特に設ける必要はない。

【００２４】即ち、本発明では狭幅部により横モード制
御を行うと共に、広幅部の存在により、電流密度が過度
に増大することを防止しているので、信頼性を犠牲にす
ることなく横モード制御を高いレベルで達成することが
できる。

【００２５】また、ＤＦＢ構造は、その２／ｎ倍周期
（ｎは１以上の整数）が、基本水平横モード（０次モー
ド）の共振器内波長と同じ値になるようにすることが重
要である。

【００２６】また、特に半導体レーザは、高温動作時
に、室温に比べ光の共振器内波長が短くなったり長くな
ったりする場合がある。

【００２７】短くなる理由としては、高温動作時には閾
値の上昇により活性層中のキャリヤ濃度が増大し、活性
層内の自由キャリヤ吸収が増すため、横方向の屈折率分
布が光をより導波路内に閉じ込める方向に変化する。そ
こで、共振器内波長が短い方向へシフトしてしまうこと
が挙げられる。また他の理由としてバンドフィリングに
より、最大利得を得られる波長が短い方へシフトしてし
まうこともある。

【００２８】また、長くなる理由として、温度上昇に伴
ってバンドギャップが小さくなったり、キャリヤ濃度の
増大による多体効果でバンドギャップが小さくなったり
して、最大利得を得られる波長が長い方へシフトしてし
まうことが挙げられる。

【００２９】従って、共振器の屈折率分布が変化するこ
とを考慮して、ＤＦＢ構造の２／ｎ倍周期を０次モード
の共振器内波長より小さ目、あるいは大き目に設計して
おくことも有効である。

【００３０】即ち、ＤＦＢ構造の２／ｎ倍周期が、半導
体レーザの実際の動作条件である高温（例えば、５０℃
〜８０℃）において共振器内に存在する０次モードの波
長と同程度になるように設定することで、高温でのキン
ク光出力を高めることができる。また、このように同程
度でなくとも、ＤＦＢ構造の２／ｎ倍周期を、室温にお
ける０次モード波長よりも、動作条件での０次モードの
波長に少しでも近づく方向にずらしておけば、その分だ
け動作条件でのキンク光出力が高まるので好ましい。

【００３１】高温での波長が短くなるか長くなるかは、
レーザの構造に依存するので、実際に、ＤＦＢ構造の２
／ｎ倍周期を室温における０次モードの共振器内波長よ
り小さ目にするか大き目にするかは、適用する半導体レ
ーザに即して設定する。例えば、室温における最適値の
５％以内、好ましくは１％以内程度ずらすことにより、
５０〜８０℃の高温動作においても、高いキンク光出力
を得ることができる。

【００３２】本発明における導波路幅は、広幅部におい
ては横モードの制御を行う必要がないので、広幅部１３
の幅については特に制限は無く、電流密度が過度に高く
ならないように適宜設定する。また、狭幅部の幅につい
ては、広幅部より狭く、ＤＦＢ構造による効果と合わせ
て、１次モードを抑制できるように細くすれば良く、半
導体レーザの構造・材料により適宜設定することができ
る。典型的な半導体レーザに対しては、例えば１．０〜
８μｍ程度であり、好ましくは１．５〜６μｍ程度であ
る。

【００３３】また、図１に示したように、導波路内の広
幅部と狭幅部との間に、緩やかに導波路幅が変化したテ
ーパー部１２を設け、広幅部と狭幅部との間の導波路幅
が不連続に変化しないようにつなぐことが好ましい。こ
のようなテーパー部を設けることにより、広幅部と狭幅
部の間の光伝搬の際の結合損失を小さくすることができ
る。また、テーパー部を設けない場合、狭幅部と広幅部
との境界で起きる光の反射が大きすぎると、太い部分で
の光密度が高くなってしまうため、太い部分で支配的に
横モードが決められてしまい、ＤＦＢ構造を設けたこと
による効果が低減してしまう。接合部をテーパ状にして
おくことは、この反射を抑える上でも有効である。

【００３４】また、狭幅部の長さＬｎは、共振器全長の
５％〜６０％、好ましくは１０％〜３０％であり、広幅
部の長さＬｂは、共振器全長の４０％〜９０％、好まし
くは７０％〜８０％である。テーパー部の長さＬｔは、
前述の目的に合うように適宜変更することができる。

【００３５】なお、ＤＦＢ構造のある狭幅部は導波路内
において共振器方向のどこにあっても効果が期待できる
ので、その位置は他の理由で決めることができる。例え
ば、レーザの用途により、水平放射角に制限があり、広
い放射角が必要な場合には、出射端面側に放射角が広く
なる狭幅部を配置するようにすれば良い。

【００３６】さらに、本発明は高温においても安定動作
が可能であるので、特に高温での安定動作が問題となる
ような発振波長が１．１μｍ以下の半導体レーザにおい
ても安定動作と高光キンク出力を達成することができ
る。

【００３７】［第１の実施形態］次に、図２を用いて本
発明の第１の実施形態を詳しく説明する。この半導体レ
ーザを形成するには、結晶成長により、適当な基板１０
６上に光閉じ込めを行えるような屈折率を有する活性層
１０４とそれを挟むクラッド層１０３、１０５を積層す
る。

【００３８】その後、適当な露光技術、エッチング技術
を用いて、狭幅部１１１に対応した部分にのみ、その周
期の２／ｎ倍が０次モードの共振器内波長と同じである
ＤＦＢ構造１０２を形成する。

【００３９】その後、リソグラフィプロセスで、狭幅部
１１１、テーパー部１１２、広幅部１１３を有する導波
路に対応したマスクパターンを形成し、それをマスクと
して積層方向に半導体のエッチングを行い、リッジ状の
導波路を形成する。

【００４０】その後、ｐ側、ｎ側のそれぞれに電極をつ
け、共振器ミラーを有する適当な大きさのチップに加工
すれば半導体レーザが出来上がる。放熱性、適当な屈折
率差、電極とのオーミック性などを得るために、リッジ
脇部を電流が流れないようにするブロック層、電極との
オーミック性を得るためのコンタクト層などを設けても
良い。

【００４１】また、図２の例では、ＤＦＢ構造がリッジ
の中に形成されているが、作製工程の簡便化などを考慮
して、活性層とリッジの間の領域に設けても良い。すな
わち、リッジ形成のエッチングを、ＤＦＢ構造より上側
（ｐ側）で止めても良い。図２の例では、非発光再結合
の要因となり得るクラッド層の再成長界面を活性層から
遠ざけるために、リッジ内に形成する方法を採用した。

【００４２】このようにして作製したレーザのキンク光
出力は、同様な構造であってＤＦＢ構造がないものより
高い。また、図１のものを、活性層およびクラッド層が
同じ層構造で、同じキンク光出力を得られる単一導波路
幅のレーザと比べると、前者の方が、同じ光出力での動
作電流密度が小さく、高温一定光出力での動作電流の経
時上昇率も小さい。

【００４３】さらに、第１の実施形態の構造でＤＦＢ構
造１０２の周期を上記のものより例えば１％大きくする
と、室温でのキンク光出力は低くても、５０℃以上の高
温でのキンク光出力の高い半導体レーザを得ることがで
きる。これは、高温での共振器内波長が室温に比べ、長
くなったために１次モードを抑制できるＤＦＢ構造周期
の最適値が長い方へシフトするためと考えられる。

【００４４】［第２の実施形態］次に、本発明の第２の
実施形態について図３を参照して説明する。第２の実施
形態では、活性層がリッジの中に含まれるいわゆる埋め
込みヘテロ構造である。この例ではＤＦＢ構造が活性層
の下方にある場合を示したが、活性層の上方に設けるこ
ともできる。

【００４５】まず、結晶成長により、適当な基板２０６
上にクラッド層２０５を光閉じ積層する。その後、適当
な露光技術、エッチング技術を用いて、狭幅部２１１に
対応した部分にのみ、その周期の２／ｎ倍が０次モード
の共振器内波長と同じであるＤＦＢ構造２０４を形成す
る。その後、再成長クラッド層２０３、活性層２０２、
クラッド層２０１を成長する。

【００４６】次に、リソグラフィプロセスで、狭幅部２
１１、テーパー部２１２、広幅部２１３を有する導波路
に対応したマスクパターンを形成し、それをマスクとし
て積層方向に半導体のエッチングを行い、活性層を含む
リッジ状の導波路を形成する。

【００４７】その後、ｐ側、ｎ側のそれぞれに電極をつ
け、共振器ミラーを有する適当な大きさのチップに加工
すれば半導体レーザが出来上がる。

【００４８】放熱性、適当な屈折率差、電極とのオーミ
ック性などを得るために、リッジ脇部を電流が流れない
ようにするブロック層、電極とのオーミック性を得るた
めのコンタクト層などを設けても良い。また、図３の例
では、ＤＦＢ構造がリッジの中に形成されているが、作
製工程の簡便化などを考慮して、リッジの下側（ｎ側）
の領域に設けても良い。すなわち、リッジ形成のエッチ
ングを、ＤＦＢ構造より上側（ｐ側）で止めても良い。
図３の例では、屈折率の周期的変化をより大きくするた
めに、ＤＦＢ構造を活性層に近づけるために、リッジ内
に形成する方法を採用した。

【００４９】このようにして作製したレーザのキンク光
出力は、第２の実施形態の構造でＤＦＢ構造がないもの
より高い。また、活性層およびクラッド層が同じ層構造
で、同じキンク光出力を得られる単一導波路幅のレーザ
と比べた場合、第２の実施形態の半導体レーザの方が、
同じ光出力での動作電流密度が小さく、高温一定光出力
での動作電流の経時上昇率も小さい。

【００５０】また、第２の形態と、先に説明した第１の
形態とを比較すると、まず、埋め込みヘテロ構造である
ため、第１の形態に比べて、リッジ部とリッジ脇部の屈
折率差が大きくなるので、０次モードと１次モードの伝
搬定数の差が大きくなる。さらに、ＤＦＢ構造の上方に
活性層を積層するため、ＤＦＢ構造のうねりを反映し
て、活性層もうねる。このため、共振器方向の周期的な
屈折率変化の幅が大きくなるので、ＤＦＢ構造の周期か
らずれた伝搬定数を有するモードは、より強く抑制され
る利点がある。

【００５１】一方、ＤＦＢ構造より上部の層は、うねっ
た半導体面上への結晶成長になるため、成長面方位の違
いによる膜厚のばらつきなどが生じることがある。この
ため量子井戸活性層を用いた場合には、量子井戸厚のば
らつきなどから、ＤＦＢ構造を活性層の下方に設けた場
合には、閾値電流が上昇することがある。

【００５２】

【実施例】次に実施例により、本発明をさらに具体的に
説明する。

【００５３】［実施例１］先に説明した第１の実施形態
の１例を図４を用いて詳細に説明する。まず、有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いてｎ型ＧａＡｓ基板３
０９上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３０８（厚さ
１．５μｍ）、多重量子井戸活性層３０７、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層３０６（厚さ１μｍ）を、順次積層
した後、電子ビーム露光法を用いて、共振器の一部にＤ
ＦＢ構造３０５を設け、再びＭＯＶＰＥ法を用いてｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ再成長クラッド層３０４（厚さ０．５μ
ｍ）を積層した。

【００５４】その後、フォトリソグラフィ法、ＳｉＯ₂
をマスクとしたドライエッチング法などを用いて、狭幅
部（幅２μｍ）３１１、テーパー部３１２、広幅部３１
３（幅５μｍ）を有するリッジ導波路を形成した。

【００５５】その後、前記ＳｉＯ₂マスクを利用した選
択成長により、リッジ脇をｎ型ＡｌＩｎＰブロック層３
０３で埋め込み、前記ＳｉＯ₂マスクを除去した後、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層３０２を設けた。

【００５６】その後、ｐ側電極３０１、ｎ側電極３１０
を設け、レーザチップにへき開した。この時、狭幅部３
１１、テーパー部３１２、広幅部３１３の長さ、Ｌｎ、
Ｌｔ、Ｌｂはそれぞれ５０μｍ、１００μｍ、３５０μ
ｍとした。また、この導波路構造では、設計上の狭幅部
での０次モードの共振器内波長が０．１９１μｍであっ
たので、ＤＦＢ３０５構造の周期長はその半分の０．０
９５５μｍとした。

【００５７】また、ＡｌＧａＩｎＰの組成を（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐと表記したときの、再成長クラッ
ド層３０４、クラッド層３０６、クラッド層３０８の各
層におけるｘの値は、それぞれ０．８、０．７、０．７
とした。また、多重量子井戸活性層３０７の構造は、井
戸層（ｘ＝０、厚さ６ｎｍ）とバリヤ層（ｘ＝０．７、
厚さ４ｎｍ）からなる４重井戸とした。

【００５８】このようにして作製した半導体レーザの閾
値電流は室温で３５ｍＡ、狭幅部側の端面からの出射光
の効率は０．５５Ｗ／Ａ、キンク光出力は、５０ｍＷ、
発振波長は６５０ｎｍであった。

【００５９】［実施例２］実施例１の半導体レーザにＡ
ｌ₂Ｏ₃誘電体膜を用いて狭幅部側の端面に無反射コーテ
ィングを、Ａｌ₂Ｏ₃及びアモルファス−Ｓｉ多層膜を用
いて広幅部側の端面に高反射コーティングを施した。そ
の結果、キンク光出力は１００ｍＷに向上した。また、
この半導体レーザを雰囲気温度を７０℃、光出力を３０
ｍＷに保ち、寿命試験を行ったところ、３０００時間以
上安定に動作した。

【００６０】［比較例１］実施例１に示したものと同じ
層構造を有し、ＤＦＢ構造が無く、単一導波路幅（幅３
μｍ）で、端面コーティングを施していない半導体レー
ザを同様に形成した。その結果、閾値３５ｍＡ、効率
０．５５Ｗ／Ａ、キンク光出力３５ｍＷであった。

【００６１】［実施例３］ＤＦＢ構造の周期を実施例１
のものより１％大きい０．０９６５μｍとして、その他
は同様にして半導体レーザを作製した。このレーザの室
温でのキンク光出力は４５ｍＷで、実施例１の半導体レ
ーザより低かったが、７０℃でのキンク光出力は６０ｍ
Ｗと高かった。

【００６２】［実施例４］次に、先に示した第２の実施
形態の１例を図５を用いて詳細に説明する。まず、ＭＯ
ＶＰＥ気相成長法を用いてｎ型ＧａＡｓ基板４０９上に
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０８（厚さ１μｍ）、
を順次積層した後、電子ビーム露光法を用いて、共振器
の一部にＤＦＢ構造４０７を設け、再びＭＯＶＰＥ法を
用いてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ再成長クラッド層４０６（厚
さ０．５μｍ）、多重量子井戸活性層４０５、ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層４０４（厚さ１．５μｍ）を順次
積層した。

【００６３】その後、フォトリソグラフィ法、ＳｉＯ₂
をマスクとしたドライエッチング法などを用いて、狭幅
部４１１（幅１．５μｍ）、テーパー部４１２、広幅部
４１３（幅４μｍ）を有する導波路を形成した。

【００６４】その後、前記ＳｉＯ₂マスクを利用した選
択成長により、導波路脇をｐ，ｎ，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ
ブロック構造４０３で埋め込み、前記ＳｉＯ₂マスクを
除去した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０２を設け
た。

【００６５】その後、ｐ側電極４０１、ｎ側電極４１０
を設け、レーザチップにへき開した。この時、狭幅部４
１１、テーパー部４１２、広幅部４１３の長さ、Ｌｎ、
Ｌｔ、Ｌｂはそれぞれ５０μｍ、１００μｍ、３５０μ
ｍとした。また、この導波路構造では、設計上の狭幅部
での０次モードの共振器内波長が０．１９４μｍであっ
たので、ＤＦＢ構造４０７の周期長はその半分の０．０
９７μｍとした。

【００６６】また、ＡｌＧａＩｎＰの組成を（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐと表記したときの、クラッド層４
０８、再成長クラッド層４０６、クラッド層４０４のｘ
の値は、それぞれ０．８、０．７、０．７とした。ま
た、多重量子井戸活性層４０５の構造は、実施例１と同
様に、井戸層（ｘ＝０、厚さ６ｎｍ）とバリヤ層（ｘ＝
０．７、厚さ４ｎｍ）からなる４重井戸とした。

【００６７】このようにして作製した半導体レーザの閾
値電流は室温で４０ｍＡ、効率は０．５Ｗ／Ａ、キンク
光出力は６０ｍＷ、発振波長は６５０ｎｍであった。

【００６８】［実施例５］実施例４の半導体レーザにＡ
ｌ₂Ｏ₃誘電体膜を用いて狭幅部側の端面に無反射コーテ
ィングを、Ａｌ₂Ｏ₃及びアモルファス−Ｓｉ多層膜を用
いて広幅部側の端面に高反射コーティングを施したとこ
ろ、キンク光出力は１２０ｍＷに向上した。また、この
半導体レーザを、雰囲気温度を７０℃、光出力を３０ｍ
Ｗに保ち、寿命試験を行ったところ、３０００時間以上
安定に動作した。

【００６９】［比較例２］実施例４に示したものと同じ
層構造を有し、ＤＦＢ構造が無く、単一導波路幅（幅２
μｍ）で、端面コーティングを施していない半導体レー
ザを同様に形成した。その結果、閾値４０ｍＡ、効率
０．５Ｗ／Ａ、キンク光出力４０ｍＷであった。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、キンク光出力が高く、
閾値が低く、高温においても安定に動作する半導体レー
ザを提供することができる。本発明の半導体レーザは、
従来のＡＲ−ＨＲコーティングによるものと比べても、
このようなキンク光出力、低しきい値特性、高温安定性
において優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザの導波路構造の平面図で
ある。

【図２】本発明の半導体レーザの導波路構造の１例であ
る。

【図３】本発明の半導体レーザの導波路構造の１例であ
る。

【図４】本発明の半導体レーザの導波路構造の１例であ
る。

【図５】本発明の半導体レーザの導波路構造の１例であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ ２ ＤＦＢ構造 １１ 狭幅部 １２ テーパー部 １３ 広幅部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−231144（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−195525（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307178（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−187284（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16192（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−273398（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307178（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−330671（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−181383（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ共振器を構成する導波路の一部
   に、他の部分より導波路幅が細く一定で、かつ分布帰還
   構造を備えた狭幅部を設け、前記分布帰還構造の周期の
   ２／ｎ倍（但し、ｎは１以上の整数である。）が、室温
   における導波路の基本水平横モード光の共振器内波長と
   等しいことを特徴とする半導体レーザ。
2. 【請求項２】 レーザ共振器を構成する導波路の一部
   に、他の部分より導波路幅が細く一定で、かつ分布帰還
   構造を備えた狭幅部を設け、前記分布帰還構造の周期の
   ２／ｎ倍（但し、ｎは１以上の整数である。）が、動作
   温度における導波路の基本水平横モード光の共振器内波
   長と等しいか、または室温における基本水平横モード光
   の共振器内波長から動作温度における導波路の基本水平
   横モード光の共振器内波長側にずれていることを特徴と
   する半導体レーザ。
3. 【請求項３】 前記導波路が、前記狭幅部と、導波路幅
   が広く一定の広幅部と、この狭幅部と広幅部の間をつな
   ぎ導波路幅が連続的に一様に変化しているテーパー部と
   を有していることを特徴とする請求項１または２記載の
   半導体レーザ。
4. 【請求項４】 前記レーザ共振器の２つの端面に、前記
   広幅部と狭幅部がそれぞれ面しており、狭幅部側の端面
   に無反射コーティングが設けられ、広幅部側の端面に高
   反射コーティングが設けられていることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ。
5. 【請求項５】発振波長が１．１μｍ以下であることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レー
   ザ。