JPH01161886A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH01161886A
JPH01161886A JP62320784A JP32078487A JPH01161886A JP H01161886 A JPH01161886 A JP H01161886A JP 62320784 A JP62320784 A JP 62320784A JP 32078487 A JP32078487 A JP 32078487A JP H01161886 A JPH01161886 A JP H01161886A
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JP
Japan
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distributed
reflection
reflector
diffraction gratings
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JP62320784A
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Yasuharu Suematsu
末松 安晴
Shigehisa Arai
滋久 荒井
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザに関し、より具体的にはレーザ発
振のための共振器構造に関する。
〔従来の技術〕
半導体レーザを単一縦モードでレーザ発振させるための
共振器構造としては、集積化に適するものとして、分布
帰還型(D F B)及び分布反射型(D B R)が
公知である。DFB型の基本構造の断面図を第3図に示
し、DBR型の基本構造の断面図を第4図に示す。
第3図において、10が活性領域を含む導波層、12.
14はクラッド層であり、積層されている。
16.18は、分布反射器を構成すべくクラッド層12
に形成された回折格子(又はコラゲーション)であり、
同じ、ピンチ八で形成されている。導波層lOにおいて
、回折格子16と同18との間の領域lは、互いに他方
から反射してくる光波の結合領域であり、DFB型で動
的単一縦モード発振を実現するための条件として、当該
結合領域lでは回折格子16及び同18の回折格子間の
位相を(2m+1)π/2相当量だけ移相させる構造′
  であるのが好ましいとされている(荒井滋久「動的
単一モードレーザ」テレビジョン学会誌、vol。
39、No、11参照)。導波層10における電流注入
領域、即ち活性領域を斜線で示した。DFB型では、回
折格子16.18による分布反射領域J。
及び同1!並びに結合領域lの下側が、全てレーザ発振
の活性領域となる。
第4図において、20は活性領域を含む導波層、22.
24はクラッド層であり、積層されている。
26.28は、分布反射器を構成すべくクラッド層22
に形成された回折格子である。導波層20において、回
折格子26による分布反射領域11と回折格子28によ
る分布反射領域1.との間の領域lが、電流注入される
活性領域(第4図では斜線で示した)である、即ち、D
BR型では、導波層20においても、回折格子26.2
8の下側部分(即ち、分布反射領域111.1t)はパ
ッシブ領域であり、当該分布反射器26.28で反射さ
れた光波が、斜線で示す活性領域30で増幅され、レー
ザ発振する。DBR構造で動的単一縦モード発振を実現
させるための条件は、活性層の伝播定数を分布反射領域
のそれとわずかに違えて、回折格子26.28の相対的
移相量を(2m+1)π/2相当量にするのが好ましい
〔発明が解決しようとする問題点〕
DFB型やDBR型では、へき開によらずに反射器を形
成できるので、量産化及び集積化に向いており、また、
発振波長を目的のものに選択でき、単一波長発振を得や
すいという長所を持つが、それぞれ、以下の欠点を具備
する。即ち、DFB型(第3図)では活性領域を長くで
きるので、大出力のものを得ることができるが、両側の
反射器16.18からほぼ均等のレーザ光が出力される
ので、一方の出力パワーの殆どは無駄になり、出力パワ
ーの利用効率が悪いという欠点がある。
他方、DBR型(第4図)では、2つの反射器の内、一
方の反射率を高めることが容易であり、従って、出力パ
ワーの利用効率を高めることができる。しかし、動的単
一縦モード発振の条件に相当する移相量を一定に保つた
めには、励起電流の注入される活性領域(第4図の領域
l)の状態を一定に保つ必要がある。しかし、発生する
熱などにより一定の媒質状態を得ることは難しく、勢い
、デバイスとして大型化しにくく、従って、大出力のも
のを得るのは極めて困難である。
そこで、本発明は、DFB型及びDBR型の欠点を克服
し、それらの長所を併せ持つ半導体レーザを提示するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る半導体レーザは、回折格子による第1及び
第2の分布反射器を具備し、当該筒1及び第2の分布反
射器のそれぞれの回折格子の間に所定移相量を導入する
位相調整領域を設けである。
そして、第1の分布反射器の全部又は一部を活性領域と
し、少なくとも第2の分布反射器の全部又は一部をエネ
ルギー・バンド・ギャップの広い導波領域としである。
また、本出願の別の発明の係る半導体レーザは、回折格
子による第1及び第2の分布反射器を互いに隣接して設
け、当該筒1及び第2の分布反射器 ・はその回折格子
の位相及び波長特性の何れかが互いに異なっている。そ
して、第1の分布反射器の全部又は一部を活性領域とし
、少なくとも第2の分布反射器の全部又は一部をエネル
ギー・バンド・ギャップの広い導波領域とする。
〔作用〕
第2の分布反射器の全部又は一部をエネルギー・バンド
・ギャップの広い導波領域とすることにより、当該領域
ではエネルギー・ロスが発生せず、従って、当該領域、
即ち第2の分布反射器を長く形成しても、入出力の効率
には悪影響を及ぼさない、第2の分布反射器を長くする
ことにより、当該反射器を透過する光量を少な(できる
ので、第1の分布反射器の側から、より多くのレーザ光
を取り出し得る。また、中間に位相調整領域を設け、又
は第1及び第2の分布反射器で分布位相及び波長反射特
性が互いに異なるようにすることにより、単一縦モード
での発振を得やす(なる。これらにより、高い出力効率
の、そして、活性領域を含む第1の分布反射器を長くで
きるので大出力の半導体レーザを提供できるようになる
。勿論、分布反射構造により、発振波長を望みの波長に
選択し易くなる。このようにして、DFB型とDBR型
の両方の長所を併せ持つ半導体レーザが形成される。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。尚、以
下の説明ではレーザ発振のための活性領域を斜線で示し
である。他の領域は、例えば、導波路であり、エネルギ
ー・バンド・ギャップのより広い材料からなる。
第1図は本発明の一実施例の基本構造を示す断面図であ
る。40は活性領域を含む導波層、42゜44はクラフ
ト層であり、積層されている。クラッド層42に形成さ
れた回折格子46.48により、導波層40では分布反
射器が形成される。図示例では、回折格子46.48の
ピッチA、、A8は等しくしである0回折格子46.4
8の間には、(2n+ 1)π/2相当の移相調節を行
う位相調整領域tを設けである。この位相調整領域tに
より、回折格子46及び同48による分布反射領域り、
、t、zで反射された光波が、他方の分布反射領域L!
、1.でうまく結合し、単一縦モード発振を実現し易く
なる。
図示実施例では、導波層40において、回折格子46の
下側の分布反射領域り、が活性領域になっており、他方
、回折格子48の下側の分布反射領域り、及び位相調整
領域tは、エネルギー・バンド・ギャップの広い材料か
らなり、パッシブ領域になっている。但し、位相調整領
域tは活性領域であってもよいが、バフシブ領域である
のが好ましい。
第1図の実施例では、導波層40の分布反射領域Llの
部分ではDBF型反射となり、他方の分布反射領域L2
の部分ではDBR型反射となる。
従って、分布反射領域L1及び同り、の伝播定数β並び
に回折格子46.48のピッチΔ3.A!によって決定
される波長でレーザ発振を起こさせることができ、従来
のDFB型及びDBR型と同様の波長選択性を具備する
この波長選択性を発展させ、波長チューニングを簡単に
行うことも可能である。即ち、第2図に示すように、活
性領域Llにはレーザ発振を起こさせるような電流I、
を流し、他方、領域L2には、その屈折率(又は伝播定
数)を変化させる電流1.を流すようにし、分布反射領
域L2における波長反射特性を変化させて、発振波長を
チューニングする。この際、単一モード発振を容易にす
るために、領域tにも適当な電流I2を流すことにより
当該領域tにおける実効屈折率を変化させ、(2n+ 
1)π/2相当の移相量を維持させるのが好ましい。
第1図(及び第2図)の実施例では、分布反射領域L8
を成る程度以上長くすることにより、当該分布反射領域
Lxの透過光量を極めて少なく、又はゼロにできる。従
うて、レーザ発振光の殆どを分布反射領域Llの側から
取り出すことができ、出力光を効率よく利用できる。
第5図は、本発明の別の実施例の基本構造を示す断面図
である。60は活性領域を含む導波層、62.64はク
ラッド層であり、これらは積層されている。66.68
は、第1図の回折格子46゜48と同様に、分布反射器
を構成するための回折格子である0図示実施例では、第
1図とは異なり、回折格子66に隣接して回折格子68
を形成しである。即ち、導波層60において、回折格子
66による分布反射領域L3と、回折格子68による分
布反射領域L4とは互いに接しており、第1図の位相調
整領域tは存在しない。第5図の実施例では、分布反射
領域り、の分布反射の周期A、は、分布反射領域L4の
分布反射の周期A2とは異なるようにしである。尚、分
布反射の周期Aは、八=2n、Q/λl で与えられる。n、Qは導波路としての等価屈折率、λ
、はブラッグ波長である。
回折格子による分布反射器の場合、分布反射の周期は、
回折格子のピッチ及びその媒体の等価屈折率に依存する
ので、ピッチ及び/又は等価屈折率を両頭域Ls、La
で異ならしめることにより、周期A、、A、が互いに異
なる値をとるようにできる。実際には、活性領域でもあ
る領域り、と、導波路となる領域L4とは別々の結晶成
長過程により形成するので、その屈折率は一般的には異
なる値をとる。従って、レーザ発振条件を成立させるた
めには、周期A1.A、を相互に調節することも必要に
なるが、その場合には、第2図で説明したように、適当
なバイアス電流を、例えば領域L4に注入すればよい。
このように、回折格子66による分布反射の周期A、に
対し回折格子68による分布反射の周期A2を相違させ
ることにより、単一縦モード発振の選択性を強めている
第5図に図示した実施例では、回折格子66による分布
反射領域L3の部分が活性領域になり、回折格子68に
よる分布反射領域L4は、エネルギー・バンド・ギャッ
プの広いパッシブ領域である。従って、分布反射領域り
、では増幅及び反射が分布して起こり、分布反射領域L
4では反射のみが分布して起こる。この実施例でも、分
布反射領域L4の長さを成る程度以上にすることにより
、分布反射領域L4を透過する光量をゼロ又は極めて少
なくでき、レーザ発振光の殆どを分布反射領域り、の側
から取り出すことができる。
第6図は、1.5μmで発振するように設計し、実際に
試作した半導体レーザの一部断面の斜視図を示す、70
はp−1nPのバッファ層(又は基盤)、71はQ21
nAsP(7m =1.5 prn)の活性層、72は
アンチ・メルトバック(AMB)層、73はn−1nP
のデブレッシッン層、74はn−Ga1nAsPのパッ
シブ層、75はn−1nPのクラッド層、76は回折格
子、77はA u / S nのオーミック電極、78
はSiO□の電気絶縁膜、79はA u / Z nの
オーミック電極である。活性層71の領域80がDFB
領域、パッシブ層74の領域81は位相調整領域、領域
82がI)BR領領域ある。
上記実施例では、活性領域における分布反射器の側から
出力光を取り出したが、このようにすることにより、エ
ネルギー・ロスの無い分布反射領域L!、L4の長さを
長くでき、効率的な完全反射面を形成できる。出力光を
取り出す側の分布反射器は短くてもよいから、その部分
を活性領域とすることにより、媒質の歪み、不等方性な
どの影響を受は難くなる。
〔発明の効果〕
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、大きな出力と高い出力効率を有し、しかも量産性に
すぐれた半導体レーザを提供できる。また、単一縦モー
ド発振をさせることが容易であり、更には、簡単に目的
の発振波長にチューニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の基本構造の断面図、第2図は発振波
長チューニングのための電流印加の説明図、第3図は従
来のDFB型半導体レーザの断面図、第4図は従来のD
BR型半導体レーザの断面図、第5図は本発明の別の実
施例の断面図、第6図は本発明に係る半導体レーザの試
作例の一部断面の斜視図である。 10.20,40.60−・・導波層 12.14゜2
2.24.42,44,62.64・−・−・クラッド
層  16. 18. 26. 2B、  46. 4
8. 66゜68・−回折格子 80・−・DFB領域
 81−・位相調整領域 82・・−・・DBR領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回折格子による第1及び第2の分布反射器を具備
    し、当該第1及び第2の分布反射器のそれぞれの回折格
    子の間に所定移相量を導入する位相調整領域を設け、第
    1の分布反射器の全部又は一部を活性領域とし、少なく
    とも第2の分布反射器の全部又は一部をエネルギー・バ
    ンド・ギャップの広い導波領域としたことを特徴とする
    半導体レーザ。
  2. (2)回折格子による第1及び第2の分布反射器を互い
    に隣接して設け、当該第1及び第2の分布反射器はその
    回折格子の位相及び波長特性の何れかが互いに異なって
    おり、第1の分布反射器の全部又は一部を活性領域とし
    、少なくとも第2の分布反射器の全部又は一部をエネル
    ギー・バンド・ギャップの広い導波領域としたことを特
    徴とする半導体レーザ。
JP62320784A 1987-12-18 1987-12-18 半導体レーザ Pending JPH01161886A (ja)

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Cited By (2)

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JP2012186419A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パワーモニタ集積dfbレーザ
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