JPH02100391A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH02100391A JPH02100391A JP63254345A JP25434588A JPH02100391A JP H02100391 A JPH02100391 A JP H02100391A JP 63254345 A JP63254345 A JP 63254345A JP 25434588 A JP25434588 A JP 25434588A JP H02100391 A JPH02100391 A JP H02100391A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0286—Coatings with a reflectivity that is not constant over the facets, e.g. apertures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/1082—Construction 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 with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
- H01S2301/166—Single transverse or lateral mode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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〕
この発明は、半導体レーザに関し、特に高出力で基本横
モード発振を得ることのできる半導体レーザに関するも
のである。
モード発振を得ることのできる半導体レーザに関するも
のである。
第３図は従来の半導体レーザの構成と動作を示す図であ
り、図において、■は半導体光導波路であり一般には活
性領域に対応する。２，３は共振器端面のコーティング
層を示し、一般には誘電体薄膜を使用する。光は光導波
路１を伝播しながら増幅され、端面２に達して一部は外
へ放出され、残りは反射して再び光導波路１中を伝播し
て増幅を受け、端面３に達し、一部が外へ放出され、残
りが再び反射して光導波路ｌを伝播する。
り、図において、■は半導体光導波路であり一般には活
性領域に対応する。２，３は共振器端面のコーティング
層を示し、一般には誘電体薄膜を使用する。光は光導波
路１を伝播しながら増幅され、端面２に達して一部は外
へ放出され、残りは反射して再び光導波路１中を伝播し
て増幅を受け、端面３に達し、一部が外へ放出され、残
りが再び反射して光導波路ｌを伝播する。
第３図に示す光導波路１の幅ｄが広く、基本モード（０
次モード）以外に１次モードや２次モードが許容される
と、光導波路の厚さや組成の不均一、注入電流密度の不
均一、温度上昇の不均一等によって発振モードは不安定
となり、ある場合には基本モードが発振するが、他の場
合には１次モードになったり２次モードになったりする
。
次モード）以外に１次モードや２次モードが許容される
と、光導波路の厚さや組成の不均一、注入電流密度の不
均一、温度上昇の不均一等によって発振モードは不安定
となり、ある場合には基本モードが発振するが、他の場
合には１次モードになったり２次モードになったりする
。
第３図（Ｃ）は光導波路中の０次、１次、２次モードの
電界分布（横モード）を示す。
電界分布（横モード）を示す。
高出力を得るために光導波路を１００μｍ程度に広げる
と、色々な高次モードが同時に発振し、その遠視野像は
第３図（ｄｌに示すように幾多のピークを有する複雑な
形状となる。
と、色々な高次モードが同時に発振し、その遠視野像は
第３図（ｄｌに示すように幾多のピークを有する複雑な
形状となる。
従来の半導体レーザは以上ように構成されており、
高出力を得るために光導波路の幅を高次横モードが許容
される程度にまで広げると、各種制御不能な不均一に左
右された高次横モード発振が起きてビームを一点に絞る
ことができず、また全先出力のうち光学系に入射して利
用できる割合が低いという問題点があり、さらに同一レ
ーザにおいても注入電流や周囲温度の変化により横モー
ドの様相が変化し振舞が大きく変化するため、リニアリ
ティ、特性の再現性がないという問題点があった。
される程度にまで広げると、各種制御不能な不均一に左
右された高次横モード発振が起きてビームを一点に絞る
ことができず、また全先出力のうち光学系に入射して利
用できる割合が低いという問題点があり、さらに同一レ
ーザにおいても注入電流や周囲温度の変化により横モー
ドの様相が変化し振舞が大きく変化するため、リニアリ
ティ、特性の再現性がないという問題点があった。
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、高い光出力を得られると共に横モードを制御
できる半導体レーザを得ることを目的とする。
たもので、高い光出力を得られると共に横モードを制御
できる半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、高次横モードの伝播が
許容される程度に幅の広い光導波路を有し、該光導波路
の少なくとも一方の端面を、その中央部に位置し全幅の
１７５〜１７２程度の幅を有する高反射率領域と、該領
域の両側に位置する該領域よりも反射率の低い低反射率
領域とから構成したものである。
許容される程度に幅の広い光導波路を有し、該光導波路
の少なくとも一方の端面を、その中央部に位置し全幅の
１７５〜１７２程度の幅を有する高反射率領域と、該領
域の両側に位置する該領域よりも反射率の低い低反射率
領域とから構成したものである。
この発明においては、共振器端面の反射率を光導波路の
中央部に相当する部分で高く、他の部分で低くして、端
面における反射率に横モード選択性を持たせた構成とし
たから、低次モードの反射率、即ち低次モードの正帰還
の割合が高くなり、高出力でありながら基本モード発振
を得やすい半導体レーザを実現できる。
中央部に相当する部分で高く、他の部分で低くして、端
面における反射率に横モード選択性を持たせた構成とし
たから、低次モードの反射率、即ち低次モードの正帰還
の割合が高くなり、高出力でありながら基本モード発振
を得やすい半導体レーザを実現できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す図
であり、第１図（ａｌはその外観図、第１図世）は光導
波路面を上から見た原理を示す図である。
であり、第１図（ａｌはその外観図、第１図世）は光導
波路面を上から見た原理を示す図である。
図において、ｌは光導波路、３は後端面のコーティング
層、２１は前端面の低反射率コーティング、光導波路１
の幅の中央部に形成された高反射率領域である。
層、２１は前端面の低反射率コーティング、光導波路１
の幅の中央部に形成された高反射率領域である。
次に動作について説明する。
本実施例装置のように光導波路の幅が広い半導体レーザ
では、０次、１次、２次、・・・と非常に多くの横モー
ドが伝播を許容されている。しかも、これらの横モード
の受ける利得には次数による差は殆どない、従って端面
における反射が一様であれば、これらの横モードのいず
れが立つかはこのわずかなモード利得の差に依ることと
なる０通常は０次モードが発振し易いはずであるが、前
述したわずかに存在する不均一のため、各種の次数の横
モードが発振してしまうこととなる。
では、０次、１次、２次、・・・と非常に多くの横モー
ドが伝播を許容されている。しかも、これらの横モード
の受ける利得には次数による差は殆どない、従って端面
における反射が一様であれば、これらの横モードのいず
れが立つかはこのわずかなモード利得の差に依ることと
なる０通常は０次モードが発振し易いはずであるが、前
述したわずかに存在する不均一のため、各種の次数の横
モードが発振してしまうこととなる。
本発明では端面反射率が横モード次数に依って大きく異
なるように工夫されており、中央部のみ高い反射率で他
は低反射率として、中央部に多くの電力分布を持つ０次
モードは他の高次モードに比べて高い反射率を持つこと
となる。従って高次モードはど閾値が高いことになり、
発振しにくくなる。第２図は本実施例の半導体レーザの
遠視野像の一例を示す図である。半値角が約１．５度と
狭く、はぼ中央部に一つの大きなピークを持つ形状を示
していることから、基本モード発振をしていることがわ
かる０両側に２つづつ小さな肩、またはピークが見られ
るが、これは高反射率部分と低反射率部分境界により光
が回折干渉したためのフリンジと考えられる。
なるように工夫されており、中央部のみ高い反射率で他
は低反射率として、中央部に多くの電力分布を持つ０次
モードは他の高次モードに比べて高い反射率を持つこと
となる。従って高次モードはど閾値が高いことになり、
発振しにくくなる。第２図は本実施例の半導体レーザの
遠視野像の一例を示す図である。半値角が約１．５度と
狭く、はぼ中央部に一つの大きなピークを持つ形状を示
していることから、基本モード発振をしていることがわ
かる０両側に２つづつ小さな肩、またはピークが見られ
るが、これは高反射率部分と低反射率部分境界により光
が回折干渉したためのフリンジと考えられる。
次に高反射率部分の幅について述べる。活性層が厚さ０
．０６μｍのＡ ｌ ｏ、 ＋ｓＧ ａ ｏ、 ＠５Ａ
ｓ、クラッド層がＡ １ ｅ、 ａｓＧ ａ ｏ、
ｓｓＡ ｓのＳ Ｂ Ａ （Ｓｅｌｆ−ａｌｉｎｅｄ
Ｂｅｎｔ Ａｃｔｉｖｅ １ａｙｅｒ）型のＡｌＣａＡ
ｓレーザを想定した場合、活性領域の幅２Ｔ、即ち光導
波路の幅が１５０μｍであればこの中で許容される横モ
ードはθ次、１次、・・・９８次である。これらの横モ
ードのうち基本モードが他のモードに比べて充分低い闇
値を持てば基本横モードを選択的に発振させることがで
きることになる。第５図は２Ｔ−１５０μｍとし、中央
部の幅２Ｂの領域に反射率Ｒ【の誘電体膜コーティング
を施し、残りの部分の反射率を０％とした半導体レーザ
において基本モード（０次モード）に対する反射率（規
格化された基本モードと幅２Ｂの矩形との重なり積分）
と、次に大きい反射率を持つモードの反射率（規格化さ
れた基本モード以外の高次モードと幅２Ｂの矩形との重
なり積分）との比をとった図である。１００％はモード
選択性がないことを意味し、値が小さいほど０次モード
を選択でき易いことを示している。この図より、活性領
域の幅２ Ｔ （１５０μｍ）に対して、高反射率の領
域の幅２Ｂが４０〜７０μｍのとき、選択性が強くなる
ことが分かる。活性領域の幅２Ｔを２０μｍ、３０μｍ
、５０μｍとした場合についても同様に計算すると、第
６図、第７図。
．０６μｍのＡ ｌ ｏ、 ＋ｓＧ ａ ｏ、 ＠５Ａ
ｓ、クラッド層がＡ １ ｅ、 ａｓＧ ａ ｏ、
ｓｓＡ ｓのＳ Ｂ Ａ （Ｓｅｌｆ−ａｌｉｎｅｄ
Ｂｅｎｔ Ａｃｔｉｖｅ １ａｙｅｒ）型のＡｌＣａＡ
ｓレーザを想定した場合、活性領域の幅２Ｔ、即ち光導
波路の幅が１５０μｍであればこの中で許容される横モ
ードはθ次、１次、・・・９８次である。これらの横モ
ードのうち基本モードが他のモードに比べて充分低い闇
値を持てば基本横モードを選択的に発振させることがで
きることになる。第５図は２Ｔ−１５０μｍとし、中央
部の幅２Ｂの領域に反射率Ｒ【の誘電体膜コーティング
を施し、残りの部分の反射率を０％とした半導体レーザ
において基本モード（０次モード）に対する反射率（規
格化された基本モードと幅２Ｂの矩形との重なり積分）
と、次に大きい反射率を持つモードの反射率（規格化さ
れた基本モード以外の高次モードと幅２Ｂの矩形との重
なり積分）との比をとった図である。１００％はモード
選択性がないことを意味し、値が小さいほど０次モード
を選択でき易いことを示している。この図より、活性領
域の幅２ Ｔ （１５０μｍ）に対して、高反射率の領
域の幅２Ｂが４０〜７０μｍのとき、選択性が強くなる
ことが分かる。活性領域の幅２Ｔを２０μｍ、３０μｍ
、５０μｍとした場合についても同様に計算すると、第
６図、第７図。
第８図に示すようになり、いずれも活性領域の幅２Ｔに
対し約１／３の部分を高反射率とすると、第５図の場合
と同じく、基本モードの次に発振し易いモードの反射率
を基本モードの反射率に比して約６０〜７０％低減でき
る。これかられかるように、高反射率部分の幅はレーザ
導波路の幅の１１５〜１／２程度にするのが最も効果的
である。
対し約１／３の部分を高反射率とすると、第５図の場合
と同じく、基本モードの次に発振し易いモードの反射率
を基本モードの反射率に比して約６０〜７０％低減でき
る。これかられかるように、高反射率部分の幅はレーザ
導波路の幅の１１５〜１／２程度にするのが最も効果的
である。
前面反射率Ｒｆ、７ｆｉ面反射率Ｒｒ、散乱や吸収損失
α（ｃ−リ、共振器長しの半導体レーザにおける闇値利
得ｇは、大略 ｊ！ｎＲｆＲｒ で与えられる。上述の活性領域幅が１５０ＩＩｍのＳＢ
Ａレーザを例にとると、α＝１０ｃｍ−’ Ｌ ＝５
００μｍなので、基本モードに対してはｇＬｏ”１０
１０ｉｎ （Ｒｆ−Ｒｒ）の闇値利得が必要であること
になる。これに対し１５０ μｍの１／３に相当する５
０μｍ幅の高反射率部分を形成した場合、第５図より、
基本モードの次に発振し易いモードに対する前面反射率
は基本モードに対するそれの０．６５５Ｒｆとなるので
、発振に必要な利得はｇｔ−１０−１０１ｎ（０，６５
５Ｒｆ −Ｒｒ） −１０−１０Ｊ ｎ（Ｒｆ −Ｒｒ
） −１０Ｊ ｎ （０，６５５） −ｇｔｏ−１０１
１ｎ （０，６５５）’ｇｃ。＋４．２と基本モードよ
り４．２国−１多くの利得が必要となる。この４．２Ｃ
１１−’の利得差は通常の加工の誤差や結晶中の不均一
等予想し難い外乱に対しても充分な値であり、確実に基
本モード発振を得ることができる。
α（ｃ−リ、共振器長しの半導体レーザにおける闇値利
得ｇは、大略 ｊ！ｎＲｆＲｒ で与えられる。上述の活性領域幅が１５０ＩＩｍのＳＢ
Ａレーザを例にとると、α＝１０ｃｍ−’ Ｌ ＝５
００μｍなので、基本モードに対してはｇＬｏ”１０
１０ｉｎ （Ｒｆ−Ｒｒ）の闇値利得が必要であること
になる。これに対し１５０ μｍの１／３に相当する５
０μｍ幅の高反射率部分を形成した場合、第５図より、
基本モードの次に発振し易いモードに対する前面反射率
は基本モードに対するそれの０．６５５Ｒｆとなるので
、発振に必要な利得はｇｔ−１０−１０１ｎ（０，６５
５Ｒｆ −Ｒｒ） −１０−１０Ｊ ｎ（Ｒｆ −Ｒｒ
） −１０Ｊ ｎ （０，６５５） −ｇｔｏ−１０１
１ｎ （０，６５５）’ｇｃ。＋４．２と基本モードよ
り４．２国−１多くの利得が必要となる。この４．２Ｃ
１１−’の利得差は通常の加工の誤差や結晶中の不均一
等予想し難い外乱に対しても充分な値であり、確実に基
本モード発振を得ることができる。
次に本実施例における端面反射膜の形成方法について説
明する。
明する。
本実施例における端面反射膜の形成方法は基本的に通常
の端面反射膜形成法と同じである。ただ端面の一部分に
のみ高反射率部分を形成する点がこれまで行なわれてい
なかった点である。通常は低反射率コーティングを施し
た後、部分的に高反射率部形成を行なうのでこの順に沿
って説明する。
の端面反射膜形成法と同じである。ただ端面の一部分に
のみ高反射率部分を形成する点がこれまで行なわれてい
なかった点である。通常は低反射率コーティングを施し
た後、部分的に高反射率部形成を行なうのでこの順に沿
って説明する。
コーティングする誘電体材料の屈折率が函７５（Ｎ 、
ｔ ｔは考えているモードの半導体結晶中での等価屈折
率で、ＡｌＧａＡｓ系レーザでは多くの場合３．４〜３
．５）のとき、その膜厚を、考えている光の波長λ。の
１／４波長あるいはこの奇数倍の値にすることにより、
反射率を極小即ち零にできる０例えば、０．８μｍの発
振光に対し、屈折率１゜８５の誘電体膜を０．１０８μ
ｍあるいは０．３２４μｍ。
ｔ ｔは考えているモードの半導体結晶中での等価屈折
率で、ＡｌＧａＡｓ系レーザでは多くの場合３．４〜３
．５）のとき、その膜厚を、考えている光の波長λ。の
１／４波長あるいはこの奇数倍の値にすることにより、
反射率を極小即ち零にできる０例えば、０．８μｍの発
振光に対し、屈折率１゜８５の誘電体膜を０．１０８μ
ｍあるいは０．３２４μｍ。
・・・とすることにより反射率を零にできる。これに適
当な材料としてはＡ ｌ ＊ ０３ （Ｎ’＋１．７
６） 、 Ｓｉ３Ｎ４ （Ｎ＃１．９）が考えられ
る。これらの材料を半導体レーザの端面へ電子ビーム蒸
着法、プラズマＣＶＤ法等で所望厚堆積し、低反射率部
を形成する。
当な材料としてはＡ ｌ ＊ ０３ （Ｎ’＋１．７
６） 、 Ｓｉ３Ｎ４ （Ｎ＃１．９）が考えられ
る。これらの材料を半導体レーザの端面へ電子ビーム蒸
着法、プラズマＣＶＤ法等で所望厚堆積し、低反射率部
を形成する。
高反射率部分はｓ ｔ Ｏ！とα−３Ｌの多層膜コーテ
ィングで形成しており、通常、数層で９５％程度までの
反射率は容易に得ることができる。これをレーザ端面の
所望の部分にその幅を制御して形成するには、まずウェ
ハを襞間して、レーザチップが幾つも並んだ状態（これ
をバーと呼ぶ）にし、これをガラス板等平坦な面上に所
望の端面を上にして固定する。固定にはレジストを用い
ればよい。
ィングで形成しており、通常、数層で９５％程度までの
反射率は容易に得ることができる。これをレーザ端面の
所望の部分にその幅を制御して形成するには、まずウェ
ハを襞間して、レーザチップが幾つも並んだ状態（これ
をバーと呼ぶ）にし、これをガラス板等平坦な面上に所
望の端面を上にして固定する。固定にはレジストを用い
ればよい。
次に端面の全面にレジストを塗布し、ストライプ（活性
領域）の中央に所望の幅の露光を行なう。
領域）の中央に所望の幅の露光を行なう。
現像して、この露光部だけレジストを除去し、この状態
のバーに電子ビーム蒸着法等で上述のＳｔＯ！／α−８
ｉ層を蒸着する。この後、アセトン等の溶剤でレジスト
除去を行なうと、レジストと共にレジスト上に堆積した
Ｓｔｏｗ／α−３ｉ層は除去され、結果的にレジストの
付いていなかった中央部だけにＳｌＯ□／α−８ｉ層が
残る。この方法の最大の問題点は、１５０μｍあるスト
ライプの中央部にいかに正確にパターンを合わせるかに
ある、ストライプはバーのパターン面からは容易に見え
るが、上述の如く端面にパターニングをするとなると殆
ど見えない、そこで、ウェハ状態のときに予めチップ間
を分離するメサエッチを行なっておくと、バー状態にし
て端面から見てもそのメサエッチ位置は、■溝状に見え
るため、良く判別できる。従ってこのメサエッチにパタ
ーンを合致させると、自動的に各ストライプの中央部に
所望の幅のパターンを焼きつけることができる。
のバーに電子ビーム蒸着法等で上述のＳｔＯ！／α−８
ｉ層を蒸着する。この後、アセトン等の溶剤でレジスト
除去を行なうと、レジストと共にレジスト上に堆積した
Ｓｔｏｗ／α−３ｉ層は除去され、結果的にレジストの
付いていなかった中央部だけにＳｌＯ□／α−８ｉ層が
残る。この方法の最大の問題点は、１５０μｍあるスト
ライプの中央部にいかに正確にパターンを合わせるかに
ある、ストライプはバーのパターン面からは容易に見え
るが、上述の如く端面にパターニングをするとなると殆
ど見えない、そこで、ウェハ状態のときに予めチップ間
を分離するメサエッチを行なっておくと、バー状態にし
て端面から見てもそのメサエッチ位置は、■溝状に見え
るため、良く判別できる。従ってこのメサエッチにパタ
ーンを合致させると、自動的に各ストライプの中央部に
所望の幅のパターンを焼きつけることができる。
このように本実施例では、端面にレジストを塗布して写
真製版するので、レジスト厚の制御が通常の場合に比し
て難しく、パターン幅の精度は±３μｍ程度になる。ま
た位置精度もメサエッチによるＶ溝に合わせているため
、±２μｍ程度と期待するのが妥当である。しかし、第
５図からも明らかなように、この高反射率部分の幅には
±１０〜±１５μｍの許容度があり、上述の精度であれ
ば何ら問題はない。
真製版するので、レジスト厚の制御が通常の場合に比し
て難しく、パターン幅の精度は±３μｍ程度になる。ま
た位置精度もメサエッチによるＶ溝に合わせているため
、±２μｍ程度と期待するのが妥当である。しかし、第
５図からも明らかなように、この高反射率部分の幅には
±１０〜±１５μｍの許容度があり、上述の精度であれ
ば何ら問題はない。
第４図（ａｌ、 （ｂｌはそれぞれ本発明の他の実施例
を示す図である。
を示す図である。
第４図（ａ）の実施例では上記第１図の実施例では高反
射率部分４の左右画境界を明確にし過ぎたため第２図に
示すようなフリンジを生じていたものを高反射率部分４
１をなだらかに形成することにより、この効果をゆるめ
ることができる。
射率部分４の左右画境界を明確にし過ぎたため第２図に
示すようなフリンジを生じていたものを高反射率部分４
１をなだらかに形成することにより、この効果をゆるめ
ることができる。
また第４図（ｂ）の実施例では高反射率部分４１１の厚
さを所望の反射率を持つ厚さとしながらも低反射率部分
の反射率と適当に調整をとり、画部分から出射する光の
波面を揃えるようにして、上述のフリンジを低減してい
る。即ち一般に高反射率部分４１１は通常、高反射率部
分４１１と外界との屈折率差で反射を起こし、レーザ結
晶との界面での反射との位相関係で全体の反射率を決め
ているのであるが、この反射率は高反射率部分４１１の
厚さを厚くしていくと周期的に上下するので、所望の反
射率と次に述べる厚さを同時に満足する厚さに設定する
ことが可能である。例えば、波長７５０ｎｓのレーザに
対し、高反射率部分４１１の領域を屈折率１．５の物質
で作りその厚さを１．５μｍとすれば良いとすると、低
反射率部分２１１．２１２から出射して空間を伝播する
光は１．５μｍは２波長に相当し、出射面と同一位相に
なり、一方、高反射率部分４１１の中を伝播した光は１
．５μｍは３波長に相当し、やはり同一位相になるので
、それ以後空間を伝播する時は高反射率部分４１１から
出射した光も低反射率部分２１１，２１２から出射した
光も同一位相となる。従って遠視野像のフリンジは小さ
くなり、光が中央に有効に集まる。換言すると光の利用
効率が高くなる。
さを所望の反射率を持つ厚さとしながらも低反射率部分
の反射率と適当に調整をとり、画部分から出射する光の
波面を揃えるようにして、上述のフリンジを低減してい
る。即ち一般に高反射率部分４１１は通常、高反射率部
分４１１と外界との屈折率差で反射を起こし、レーザ結
晶との界面での反射との位相関係で全体の反射率を決め
ているのであるが、この反射率は高反射率部分４１１の
厚さを厚くしていくと周期的に上下するので、所望の反
射率と次に述べる厚さを同時に満足する厚さに設定する
ことが可能である。例えば、波長７５０ｎｓのレーザに
対し、高反射率部分４１１の領域を屈折率１．５の物質
で作りその厚さを１．５μｍとすれば良いとすると、低
反射率部分２１１．２１２から出射して空間を伝播する
光は１．５μｍは２波長に相当し、出射面と同一位相に
なり、一方、高反射率部分４１１の中を伝播した光は１
．５μｍは３波長に相当し、やはり同一位相になるので
、それ以後空間を伝播する時は高反射率部分４１１から
出射した光も低反射率部分２１１，２１２から出射した
光も同一位相となる。従って遠視野像のフリンジは小さ
くなり、光が中央に有効に集まる。換言すると光の利用
効率が高くなる。
なお、以上の実施例では半導体レーザ構造がいわゆるＢ
Ｈ（埋込みへテロ）型のものについて説明したが、これ
はＳ Ｂ Ｈ（Ｓｔｒｉｐ Ｈｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏ）型やＳ Ａ Ｓ （Ｓｅｌｆ Ａ１１ｎｅｄ ５
ｔｒｕｃｔｕｒｅ）型、あるいは電極ストライプ型等他
のストライプ構造を持つものであってもよい。
Ｈ（埋込みへテロ）型のものについて説明したが、これ
はＳ Ｂ Ｈ（Ｓｔｒｉｐ Ｈｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏ）型やＳ Ａ Ｓ （Ｓｅｌｆ Ａ１１ｎｅｄ ５
ｔｒｕｃｔｕｒｅ）型、あるいは電極ストライプ型等他
のストライプ構造を持つものであってもよい。
また、本発明の説明において光導波路と称し活性層と呼
ばない所以は、本発明においては、どこで光の発生・増
幅が行なわれるかは全く問題ではなく、単に光がどのよ
うに導かれるかが重要であるからである。即ち、例えば
半導体レーザ構造として、光導波路に活性層を重ねたＬ
ＯＧ構造を採用し、この活性層を共振器端面に露出しな
いよう端面近傍で除去して、端面には光導波路のみが露
出するようにした場合にも本発明を適用することができ
るものである。
ばない所以は、本発明においては、どこで光の発生・増
幅が行なわれるかは全く問題ではなく、単に光がどのよ
うに導かれるかが重要であるからである。即ち、例えば
半導体レーザ構造として、光導波路に活性層を重ねたＬ
ＯＧ構造を採用し、この活性層を共振器端面に露出しな
いよう端面近傍で除去して、端面には光導波路のみが露
出するようにした場合にも本発明を適用することができ
るものである。
また、上記実施例ではレーザ端面に幅の狭い高反射率領
域を形成するのに写真製版法を用いたが、これはパター
ニングされたメタルマスクを用いて直接蒸着することも
可能であり、この場合には高反射率部分の側面部が適当
にダレルので、できたレーザの光が外へ出射する際に大
きなフリンジを伴うことがなく、返って好都合の場合も
ある。しかし、−ｍに蒸着マスク法では上述の写真製版
法より位置精度は悪く±１０μｍ程度となると予想され
る。
域を形成するのに写真製版法を用いたが、これはパター
ニングされたメタルマスクを用いて直接蒸着することも
可能であり、この場合には高反射率部分の側面部が適当
にダレルので、できたレーザの光が外へ出射する際に大
きなフリンジを伴うことがなく、返って好都合の場合も
ある。しかし、−ｍに蒸着マスク法では上述の写真製版
法より位置精度は悪く±１０μｍ程度となると予想され
る。
以上のように、この発明によれば半導体レーザにおいて
、光導波路の少なくとも一方の端面を、その中央部に位
置し全幅の１１５〜１／２程度の幅を有する高反射率領
域と、該領域の両側に位置する該領域よりも反射率の低
い低反射率領域とから構成し、その端面反射率にモード
選択性を持たせた構成としたから、幅の広い光導波路を
有する高出力半導体レーザであっても比較的簡単に基本
横モード発振するようにできる。このように基本モード
化できるとレンズで一点に集光でき、光学系の回折限界
で決まる小さなスポットに全パワーを集中できるため、
光記録は勿論、固体レーザの端面励起に用いても基本モ
ード発振が得られるようになるし、ＳＧＨ材料に照射し
て高効率な波長変換が可能となるといった効果がある。
、光導波路の少なくとも一方の端面を、その中央部に位
置し全幅の１１５〜１／２程度の幅を有する高反射率領
域と、該領域の両側に位置する該領域よりも反射率の低
い低反射率領域とから構成し、その端面反射率にモード
選択性を持たせた構成としたから、幅の広い光導波路を
有する高出力半導体レーザであっても比較的簡単に基本
横モード発振するようにできる。このように基本モード
化できるとレンズで一点に集光でき、光学系の回折限界
で決まる小さなスポットに全パワーを集中できるため、
光記録は勿論、固体レーザの端面励起に用いても基本モ
ード発振が得られるようになるし、ＳＧＨ材料に照射し
て高効率な波長変換が可能となるといった効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザを示す
図、第２図は第１図の実施例による遠視野像の一例を示
す図、第３図は従来の半導体レーザを示す図、第４図は
本発明の他の実施例を示す図、第５図、第６図、第７図
、第８図はそれぞれ光導波路の幅が１５０μｍ、 ２０
ｐｍ、 ３０μｍ、 ５０．１７ｍの半導体レーザにお
ける高反射率領域の幅と高次モードの反射率の基本モー
ドの反射率に対する比の関係を示す図である。 １は半導体レーザの光導波路、２は光を放射する側の端
面、３は端面２の反対側の端面、４は高反射率部分、２
１は低反射率コーテイング膜。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
図、第２図は第１図の実施例による遠視野像の一例を示
す図、第３図は従来の半導体レーザを示す図、第４図は
本発明の他の実施例を示す図、第５図、第６図、第７図
、第８図はそれぞれ光導波路の幅が１５０μｍ、 ２０
ｐｍ、 ３０μｍ、 ５０．１７ｍの半導体レーザにお
ける高反射率領域の幅と高次モードの反射率の基本モー
ドの反射率に対する比の関係を示す図である。 １は半導体レーザの光導波路、２は光を放射する側の端
面、３は端面２の反対側の端面、４は高反射率部分、２
１は低反射率コーテイング膜。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）高次横モードの伝播が許容される程度に幅の広い
光導波路を備えた半導体レーザにおいて、上記光導波路
の少なくとも一方の端面を、その中央部に位置し全幅の
１／５〜１／２程度の幅を有する高反射率領域と、該領
域の両側に位置する該領域よりも反射率の低い低反射率
領域とから構成したことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254345A JP2523826B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 半導体レ―ザ |
| US07/398,955 US4998258A (en) | 1988-10-07 | 1989-08-28 | Semiconductor laser device |
| EP89308874A EP0363007B1 (en) | 1988-10-07 | 1989-09-01 | A semiconductor laser device |
| DE68915673T DE68915673T2 (de) | 1988-10-07 | 1989-09-01 | Halbleiterlaser-Vorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254345A JP2523826B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 半導体レ―ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02100391A true JPH02100391A (ja) | 1990-04-12 |
| JP2523826B2 JP2523826B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17263704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63254345A Expired - Lifetime JP2523826B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 半導体レ―ザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4998258A (ja) |
| EP (1) | EP0363007B1 (ja) |
| JP (1) | JP2523826B2 (ja) |
| DE (1) | DE68915673T2 (ja) |
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