JPH03160775A - ブロードエリアレーザ - Google Patents
ブロードエリアレーザInfo
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- JPH03160775A JPH03160775A JP30023489A JP30023489A JPH03160775A JP H03160775 A JPH03160775 A JP H03160775A JP 30023489 A JP30023489 A JP 30023489A JP 30023489 A JP30023489 A JP 30023489A JP H03160775 A JPH03160775 A JP H03160775A
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
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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
- H01S5/10—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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2036—Broad area lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
（イ）産業上の利用分野
（ロ）従来の技術
近年、半導体レーザが普及し、その応用分野が拡大する
につれて、光情報処理や、レーザ加工等に用いられる高
出力の半導体レーザが要求されている。
につれて、光情報処理や、レーザ加工等に用いられる高
出力の半導体レーザが要求されている。
現在、高出力半導体レーザには、ブロードエリアレーザ
と半導体レーザアレイがある。この中でブロードエリア
レーザは、例えば雑誌「電子材料Ｊ１９８７年６月号１
０３〜１０６頁に示されている如く、通常電流狭窄層に
よって数μｍの幅に制限される電流通路幅を数十〜数百
μｍに広げたものであり、これによりレーザ光を広い範
囲に分布させ、活性層端面において光集中による端面破
壊を防ぎ、高出力化を可能としたものである。
と半導体レーザアレイがある。この中でブロードエリア
レーザは、例えば雑誌「電子材料Ｊ１９８７年６月号１
０３〜１０６頁に示されている如く、通常電流狭窄層に
よって数μｍの幅に制限される電流通路幅を数十〜数百
μｍに広げたものであり、これによりレーザ光を広い範
囲に分布させ、活性層端面において光集中による端面破
壊を防ぎ、高出力化を可能としたものである。
しかし乍ら、斯るブロードエリアレーザでは、レーザ共
振器内においてレーザ光がその接合面と平行な方向に広
く分布するため、レーザ光の横モードに高次モードが立
ちやすくマルチモード化したり、あるいはレーザ光の光
分布に急激な立ち上がりが生じるフィラメント発振とな
ったりする。このため、レーザ光を小さなスポットに集
光できないといった問題があった。
振器内においてレーザ光がその接合面と平行な方向に広
く分布するため、レーザ光の横モードに高次モードが立
ちやすくマルチモード化したり、あるいはレーザ光の光
分布に急激な立ち上がりが生じるフィラメント発振とな
ったりする。このため、レーザ光を小さなスポットに集
光できないといった問題があった。
そこで、斯るブロードエリアレーザにおいて横モードを
制御する方法として、例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｍｏｌ． ２１． Ｎｏ． １６
（１９８５）， Ｐ． ６７１〜６７３に開示されて
いる様に、接合面と平行な方向に沿って利得を変化させ
る方法や、レーザ学会研究会報告（１ ９８８），ＲＴ
Ｍ−８８−２５に開示されている様に、レーザ共振器端
面の電流通路中央部分に高反射部を設ける方法がある。
制御する方法として、例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｍｏｌ． ２１． Ｎｏ． １６
（１９８５）， Ｐ． ６７１〜６７３に開示されて
いる様に、接合面と平行な方向に沿って利得を変化させ
る方法や、レーザ学会研究会報告（１ ９８８），ＲＴ
Ｍ−８８−２５に開示されている様に、レーザ共振器端
面の電流通路中央部分に高反射部を設ける方法がある。
一方、横モード制御を行わず、マルチモードで発振して
いるブロードエリアレーザでは、電流通路内における光
強度分布ががなり均一になっていることが知られている
。斯る状態がら横モード制御を行い、基本横モードで発
振させると、電流通路中央部の光強度が最も強くなり、
結局活性層端面において電流通路中央部に光を集中させ
ることとなり、従って、端面での光集中を抑制するとい
ったブロードエリアレーザの特性を損なってしまうとい
った問題が生じる。
いるブロードエリアレーザでは、電流通路内における光
強度分布ががなり均一になっていることが知られている
。斯る状態がら横モード制御を行い、基本横モードで発
振させると、電流通路中央部の光強度が最も強くなり、
結局活性層端面において電流通路中央部に光を集中させ
ることとなり、従って、端面での光集中を抑制するとい
ったブロードエリアレーザの特性を損なってしまうとい
った問題が生じる。
（ハ） 発明が解決しようとする課題
したがって本発明は横モード制御が可能であり、且つ活
性層端面での光集中を抑制し、端面破壊や端面劣化が防
止できるブロードエリアレーザを提供するものである。
性層端面での光集中を抑制し、端面破壊や端面劣化が防
止できるブロードエリアレーザを提供するものである。
（二）課題を解決するための手段
本発明は、レーザ共振器に沿って延在する幅数十〜数百
μｍの電流通路を有するブロードエリアレーザであって
、上記課題を解決するため、上記電流通路には、上記レ
ーザ共振器の端面近傍で、その中央部に光ガイド層が設
けられ、その中央部以外では光吸収層が設けられている
ことを特徴とする。
μｍの電流通路を有するブロードエリアレーザであって
、上記課題を解決するため、上記電流通路には、上記レ
ーザ共振器の端面近傍で、その中央部に光ガイド層が設
けられ、その中央部以外では光吸収層が設けられている
ことを特徴とする。
（ホ）作用
本発明は、レーザ共振器端面近傍の電流通路中央部に光
ガイド層を設け、その中央部以外に光吸収層を設けるこ
とによって、電流通路中央部とそれ以外の場所で利得の
差が生じると共に、中央部に設けられた光ガイド層内に
、光がしみ出す。
ガイド層を設け、その中央部以外に光吸収層を設けるこ
とによって、電流通路中央部とそれ以外の場所で利得の
差が生じると共に、中央部に設けられた光ガイド層内に
、光がしみ出す。
（へ）実施例
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例を示す。第１
図（ａ）において、（１）は面方位（１００）のｎ型Ｇ
ａＡｓからなる基板、＜２１（３）＜４１（５）は基板
（１）上に順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、ｐ
型第１クラッド層、第１酸化防止層で、各層の組成、キ
ャリア濃度、層厚は表１に示す通りである。これらの各
層は周知のＭＯＣＶＤ法や、ＭＢＥ法で形成される。ま
た、本実施例においては図面に平行な面がレーザ共振器
端面となり、図面斜め方向にレーザ共振器が形成される
。
図（ａ）において、（１）は面方位（１００）のｎ型Ｇ
ａＡｓからなる基板、＜２１（３）＜４１（５）は基板
（１）上に順次積層されたｎ型クラッド層、活性層、ｐ
型第１クラッド層、第１酸化防止層で、各層の組成、キ
ャリア濃度、層厚は表１に示す通りである。これらの各
層は周知のＭＯＣＶＤ法や、ＭＢＥ法で形成される。ま
た、本実施例においては図面に平行な面がレーザ共振器
端面となり、図面斜め方向にレーザ共振器が形成される
。
表 １
第１図（ｂ）において（６ ） （７ １はレーザ共振
器内部の領域（Ａ領域）の第１酸化防止層（５）上に順
次積層されたｐ型第２クラッド層、キャップ層である。
器内部の領域（Ａ領域）の第１酸化防止層（５）上に順
次積層されたｐ型第２クラッド層、キャップ層である。
これらの層は、第１酸化防止層（５）上全面に各層を積
層し、しかる後レーザ共振器端面近傍の領域（Ｂ領域）
の部分を、第１酸化防止層（５）が露出するまでエッチ
ング除去して形成される。
層し、しかる後レーザ共振器端面近傍の領域（Ｂ領域）
の部分を、第１酸化防止層（５）が露出するまでエッチ
ング除去して形成される。
本実施例ではＡ領域、１つのＢ領域の長さを夫々４００
μｍ、５０μｍとした．また表２にｐ型第２クラッド層
（６）、キャップ層（７）の詳細を示す。
μｍ、５０μｍとした．また表２にｐ型第２クラッド層
（６）、キャップ層（７）の詳細を示す。
表
２
第１図（ｃ）において（８ ） （９ １ （１０）は
図中Ｂ領域の露出した第１酸化防止層（５）上の、将来
電流通路となる領ｔｔ１ｗ，の中央部（領域Ｗ ２ ）
に順次積層された光ガイド層、ｐ型第３クラッド層、第
２酸化防止層である。また本実施例において領ＶＡｗ
ｚの幅は３０μｍとしたこれらの層はＡ領域におけるキ
ャップ層｛７｝上及びＢ領域における露出した第１酸化
防止層（５）上全面に順次積層した後、上記領域Ｗ２を
除いた部分をエッチング除去して形戒される。また（１
１）はＢ領域において、第２酸化防止層（ｌＯ）上及び
露出した第１酸化防止層（５）上に積層された光吸収層
で、Ａ領域のキャップ層（７）上及びＢ領域の第１酸化
防止層（５Ｌ第２酸化防止層（ｌＯ）上に成長した後、
Ａ領域の部分をエッチング除去して形成される。表３に
光ガイド層（８），ｐ型第３クラッド層（９）、第２酸
化防止層（１０１ ，光吸収Ｍ （１１＋の詳細を示す
。
図中Ｂ領域の露出した第１酸化防止層（５）上の、将来
電流通路となる領ｔｔ１ｗ，の中央部（領域Ｗ ２ ）
に順次積層された光ガイド層、ｐ型第３クラッド層、第
２酸化防止層である。また本実施例において領ＶＡｗ
ｚの幅は３０μｍとしたこれらの層はＡ領域におけるキ
ャップ層｛７｝上及びＢ領域における露出した第１酸化
防止層（５）上全面に順次積層した後、上記領域Ｗ２を
除いた部分をエッチング除去して形戒される。また（１
１）はＢ領域において、第２酸化防止層（ｌＯ）上及び
露出した第１酸化防止層（５）上に積層された光吸収層
で、Ａ領域のキャップ層（７）上及びＢ領域の第１酸化
防止層（５Ｌ第２酸化防止層（ｌＯ）上に成長した後、
Ａ領域の部分をエッチング除去して形成される。表３に
光ガイド層（８），ｐ型第３クラッド層（９）、第２酸
化防止層（１０１ ，光吸収Ｍ （１１＋の詳細を示す
。
表 ３
第１図（ｄｌにおいて、（ｌ２）はＳｉＯｚ等からなる
層厚０．４μｍ程度の絶縁層で、領域Ｗ，以外における
Ａ領域のキャップ層（７）上及びＢ領域の光吸収層（ｌ
１）上に被着される．斯る層は、Ａ領域のキャップ層（
７）上及びＢ領域の光吸収層（１１）上の全面にスパッ
タ法を用いて被着し、しかる後、領域Ｗ，の部分をエッ
チング除去して形威される。
層厚０．４μｍ程度の絶縁層で、領域Ｗ，以外における
Ａ領域のキャップ層（７）上及びＢ領域の光吸収層（ｌ
１）上に被着される．斯る層は、Ａ領域のキャップ層（
７）上及びＢ領域の光吸収層（１１）上の全面にスパッ
タ法を用いて被着し、しかる後、領域Ｗ，の部分をエッ
チング除去して形威される。
また本実施例では領ｔ！ｉｗ ｔの幅を８０μｍとした
。
。
第１図（ｅ）において（１３） （１４）は夫々Ａ領域
、Ｂ領域の積層表面全面及び基板（１）の他主面に蒸着
された電極である。また電８ｉ！（ｌ４）は基板（１）
の厚さを１００μｍにＭ磨した後蒸着される。また第１
図（ｆ）に同図（ｅ）のＸ−Ｘ断面図を示す。
、Ｂ領域の積層表面全面及び基板（１）の他主面に蒸着
された電極である。また電８ｉ！（ｌ４）は基板（１）
の厚さを１００μｍにＭ磨した後蒸着される。また第１
図（ｆ）に同図（ｅ）のＸ−Ｘ断面図を示す。
本実施例装置におけるＢ領域での吸収損失及び利得の分
布を第２図に示す。図に示す如く、本実施例装置では領
域Ｗ２以外で活性層（３）に光吸収層（ｌ１）が近接し
て（本実施例では０．５４μｍ離れて）設けられている
ため、吸収損失は領域Ｗ２以外で大きくなり、このため
領域Ｗ，内において利得は領域Ｗ２以外で低くなる。こ
れにより、Ａ領域において、第３図に示す如く高次モー
ドが存在しても、Ｂ領域において、電流通路端側に光強
度のピークを有する高次モードが吸収され、減衰するた
め、電流通路中央部に光強度のピークを有する基本モー
ドのみが発振し易くなる。
布を第２図に示す。図に示す如く、本実施例装置では領
域Ｗ２以外で活性層（３）に光吸収層（ｌ１）が近接し
て（本実施例では０．５４μｍ離れて）設けられている
ため、吸収損失は領域Ｗ２以外で大きくなり、このため
領域Ｗ，内において利得は領域Ｗ２以外で低くなる。こ
れにより、Ａ領域において、第３図に示す如く高次モー
ドが存在しても、Ｂ領域において、電流通路端側に光強
度のピークを有する高次モードが吸収され、減衰するた
め、電流通路中央部に光強度のピークを有する基本モー
ドのみが発振し易くなる。
また本実施例装置においては、電流通路中央部の領域Ｗ
２内で活性層（３）に近接して（本実施例では０．５４
μｍ離れて）光ガイド層（８）を設けているので、領域
Ｗ２において活性層（３）から光ガイド層（８）へ光が
しみ出し易く、したがって活性層（３）への光の閉じ込
めが小さくなるため、光集中による端面破壊や端面劣化
が防止される。
２内で活性層（３）に近接して（本実施例では０．５４
μｍ離れて）光ガイド層（８）を設けているので、領域
Ｗ２において活性層（３）から光ガイド層（８）へ光が
しみ出し易く、したがって活性層（３）への光の閉じ込
めが小さくなるため、光集中による端面破壊や端面劣化
が防止される。
以上、本実施例ではＢ領域を両共振器端面近傍に５０μ
ｍずつ形威したが、このＢ領域の長さは５０μｍに限る
ものではない．但しＢ領域の長さを長くすると共振器内
の損失が増えるため、発振しきい値電流が増加する傾向
にあり、短かくすると高次モードが発生し易くなる．ま
た、最適なＢ領域の長さはｐ型第１クラッド層（４）の
層厚によっても変わり、例えば層厚を０．５μｍ以下と
すればＢ領域の長さを５０μｍ以下としても本実施例と
同様の効果が得られる． また、本実施例の領域Ｗ２の幅は３０μｍとしたが、こ
の幅は電流通路の幅、即ち領域Ｗ１の幅に対して生じる
１次モードの光強度分布のピーク間の長さよりも短かけ
れば基本モードで発振可能とすることができる． また、本実施例のダブルへテロ構造に量子井戸構造を導
入すれば低しきい値化を図ることができ、さらなる高出
力化が望める。
ｍずつ形威したが、このＢ領域の長さは５０μｍに限る
ものではない．但しＢ領域の長さを長くすると共振器内
の損失が増えるため、発振しきい値電流が増加する傾向
にあり、短かくすると高次モードが発生し易くなる．ま
た、最適なＢ領域の長さはｐ型第１クラッド層（４）の
層厚によっても変わり、例えば層厚を０．５μｍ以下と
すればＢ領域の長さを５０μｍ以下としても本実施例と
同様の効果が得られる． また、本実施例の領域Ｗ２の幅は３０μｍとしたが、こ
の幅は電流通路の幅、即ち領域Ｗ１の幅に対して生じる
１次モードの光強度分布のピーク間の長さよりも短かけ
れば基本モードで発振可能とすることができる． また、本実施例のダブルへテロ構造に量子井戸構造を導
入すれば低しきい値化を図ることができ、さらなる高出
力化が望める。
本発明における光ガイド層（８）及び光吸収層（１ｌ）
の配置場所は本実施例の場所（活性層（３）からｐ型第
１クラッド層（４）を挟んで０．５４μｍ離れた場所〉
に限られることない。即ち光ガイド層（８）は活性層（
３）に存在する光がしみ出し得る距離に配されれば良く
、光吸収層（１１）は活性層（３）に存在する光を吸収
し得る距離に配されれば良い．例えば、これらの層をＢ
領域において活性層（３）に隣接させても良く、あるい
はＢ領域において活性層に変えてこれらの層を配置して
も良い また本発明における八領域とＢ領域の界面は本実施例の
如く、レーザ共振器端面と平行なものに限られることは
なく、例えば斯る界面はレーザ上面から見て、レーザ共
振器端面側に頂角を有するくの字型としても良い。この
場合、よりなめらかな発振スペクトル波形が得られる． さらに，本発明はＧａＡ１２Ａｓ系の半導体レーザに限
ることなく他の材料の半導体レーザにおいても適用でき
、特にＡｊ２を含む材料に好適である。
の配置場所は本実施例の場所（活性層（３）からｐ型第
１クラッド層（４）を挟んで０．５４μｍ離れた場所〉
に限られることない。即ち光ガイド層（８）は活性層（
３）に存在する光がしみ出し得る距離に配されれば良く
、光吸収層（１１）は活性層（３）に存在する光を吸収
し得る距離に配されれば良い．例えば、これらの層をＢ
領域において活性層（３）に隣接させても良く、あるい
はＢ領域において活性層に変えてこれらの層を配置して
も良い また本発明における八領域とＢ領域の界面は本実施例の
如く、レーザ共振器端面と平行なものに限られることは
なく、例えば斯る界面はレーザ上面から見て、レーザ共
振器端面側に頂角を有するくの字型としても良い。この
場合、よりなめらかな発振スペクトル波形が得られる． さらに，本発明はＧａＡ１２Ａｓ系の半導体レーザに限
ることなく他の材料の半導体レーザにおいても適用でき
、特にＡｊ２を含む材料に好適である。
（ト）発明の効果
本発明によれば、レーザ共振器の端面近傍で、電流通路
の中央部に光ガイド層を設け、その中央部以外で光吸収
層を設けることによって、端面破壊や端面劣化を生じる
ことなくレーザ光の横モードを基本モードに制御するこ
とができる。
の中央部に光ガイド層を設け、その中央部以外で光吸収
層を設けることによって、端面破壊や端面劣化を生じる
ことなくレーザ光の横モードを基本モードに制御するこ
とができる。
第１図は本発明装置の一実施例を示し、同図！ａ）乃至
（ｅ）はその製造工程別に示した斜視図、同図（ｆ）は
同図（ｅｌのＸ−Ｘ断面図、第２図は本実施例装置のレ
ーザ共振器端面近傍領域における吸収損失及び利得の分
布を示す分布図、第３図は本実施例装置のレーザ共振器
内部領域の電流通路内に生じる横モードを示す分布図で
ある。 ２ ｊ 第１図 第３図 第２図 位 １
（ｅ）はその製造工程別に示した斜視図、同図（ｆ）は
同図（ｅｌのＸ−Ｘ断面図、第２図は本実施例装置のレ
ーザ共振器端面近傍領域における吸収損失及び利得の分
布を示す分布図、第３図は本実施例装置のレーザ共振器
内部領域の電流通路内に生じる横モードを示す分布図で
ある。 ２ ｊ 第１図 第３図 第２図 位 １
Claims (1)
- （１）レーザ共振器に沿って延在する幅数十〜数百μｍ
の電流通路を有するブロードエリアレーザにおいて、上
記電流通路には、上記レーザ共振器の端面近傍で、その
中央部に光ガイド層が設けられ、その中央部以外では光
吸収層が設けられていることを特徴とするブロードエリ
アレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300234A JP2815936B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | ブロードエリアレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1300234A JP2815936B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | ブロードエリアレーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160775A true JPH03160775A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2815936B2 JP2815936B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17882328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1300234A Expired - Fee Related JP2815936B2 (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | ブロードエリアレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815936B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107710530A (zh) * | 2015-06-17 | 2018-02-16 | Ii-Vi激光股份有限公司 | 一种抗导区高阶横模抑制的大面积激光器 |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP1300234A patent/JP2815936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107710530A (zh) * | 2015-06-17 | 2018-02-16 | Ii-Vi激光股份有限公司 | 一种抗导区高阶横模抑制的大面积激光器 |
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| JP2815936B2 (ja) | 1998-10-27 |
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