JPH0316292A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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、光情報処理機器，光通信用半導体レーザに関
するものである。

従来の技術 光情報処理や光通信に用いられる半導体レーザは、温度
変化，光出力変化に対して、発振波長が安定であること
が要望される。通常のファブリベロー型半導体レーザで
は、発振可能な縦モードに、しきい値利得差がない（波
長選択性がない）ため、発振波長は、活性層が有するゲ
インビーク波長で決定される。その活性層ゲインビーク
波長は、温度で大きく変化するため、発振波長も温度で
大きく変化した。そこで、我々は、膜厚が、その膜内波
長より充分に厚い、誘電体反射膜を、半導体レーザの光
出射端面に形成し、その誘電体反射膜の反射率波長依存
性を用いて、しきい値利得差を付加する方法を提案した
≠帛傘降奪＝隼号イ。例えば、誘電体の厚さとし て、光学長９を用いると、約６０”の温度範囲において
安定な発振波長を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 半導体レーザでは、高出力化のため、光出射面の反射膜
を、低反射率膜（ＡＲコート）にする必要がある。とこ
ろが、前述した従来の技術は、光出射面をＡＲコートに
することが出来なかった。

これは、次のように説明できる。誘電体反射膜の反射率
波長依存性を用いて、しきい値利得差を付加する方法で
は、しきい値利得が最小となる波長では、反射率Ｒは次
のようになっている。

作用 二種類の誘電体を、屈折率ｎＱの半導体レーザに形威し
た場合を考える。半導体レーザに近い方の誘電体の屈折
率，厚さをｎｌ　ｌ　ｄｌ　、遠い方のそれらをｎ２　
．ｄ２とすると，波長λ０における反射率は、次式で与
えられる。

ここで、ｎＱ＋ｎｌ　は、各々、半導体レーザの材質，
誘電体膜の屈折率である。これから、わかるように、従
来の技術では、反射率の最小値は、１（１−ｎｏ　）／
　（１＋ｎｏ　）ｌ”である。これは、半導体レーザと
空気で決まる反射率であり、低反射率化されていない。

課題を解決するための手段 この問題を解決するため、本発明では、ファブリペロー
型半導体レーザにおいて、レーザ光出射面に、二種類以
上の誘電体膜を形成し、それらの誘電体の厚さのうち、
少なくとも、ひとつは、誘電体内の波長より、充分大き
くする。

ここで、δ，＝４πｎ，ｄ，／λ０，δ２＝４　ｙｃ　
ｎ２ｄ２／λｏ＋，　　ｒ　　’　＝　　（ｎ＋−ｎｏ
）　／　（ｎ十ｎｏ　）　ｐ　ｒ”＝　（ｎ２ｎ＋）／
　（ｎｚ＋ｎ＋）　，ｒ”’−　（１−ｎ２）／　（１
＋ｎ２）である。今、λ０が変動し、λ０＋Δλになっ
た時、δ１はΔδｉだけ、変動し、 １１ Δδｉ＝　４　！ｔ　ｎＩｄＩ（　２，　　２。＋Δλ
”（ｉ＝１．２） になる。ここで、厚さｄ，をλｏ　／　ｎ　ｉより大き
くすれば、波長差Δλにより、Δδ函は、大きく変化し
、反射率も、ΔＲだけ変化する。これによりしきい値利
得差Δｇ＋ｈ； ・・・・・・（２） ＝土ｅｎ（１＋…） ２Ｌ　　　　　　　　　　Ｒ Ｌ　：キャビティ長 αｉｎ：内部ロス Ｒｏ　：もう片端面の反射率 が生じる。このΔｇ＋ｈにより、発振波長は、安定化さ
れる。一方、発振波長において、反射率Ｒは最大になっ
ている。その値は、例えば、ｄ，＝０．２５（λｏ／ｎ
ｌ　＞，ｄ２＞λｏ／ｎ２とすれば、 である。（３）式において、ｎ２＜ｎｌ　のとき、また
は（４）式においてｎｌ＜ｎＱのとき、Ｒ＜＋（１−ｎ
ｏ　）／　（１＋ｎｏ　）ｌ”を示すことが出来る。

このことは、低反射率膜になっていることを意味する。

なお、（３）式において、ｎ２＞ｎ．Ｈ　のとき、また
は、（ω式において、ｎｌ　　＞ｎＱのとき、Ｒ〉１　
（１−ｎｏ　）／　（１＋ｎｏ　）　ｌ’となり、高反
射率膜に応用することもできる。

実施例 第１図（ａ）　．　（ｂ）は、各々、本発明の一実施例
における半導体レーザ装置の端面反射率波長依存性と、
しきい値利得差の波長依存性である。用いた誘電体反射
膜は、二層であり、半導体レーザに近い層が、ＴｉＺｒ
Ｏ４　（屈折率１。９，光学長０．２５）、遠い層がＡ
ｅｚＯｓ（屈折率１．６５，光学長９．２５）であり、
Ａｅ　２　０３　（７）厚さは、膜白波長より充分大き
い。キャビティ長は２５０μｍである。また、波長７８
０ｎｍでしきい値利得が最も低い（反射率が最も高い〉
ように設計してある。第１図（ａ）から、発振波長にお
いて、反射率は、２０％であり、ＡＲコートになってい
ることがわかる。また、第１図から、７８０ｎｍの縦モ
ードと同じしきい値利得を有する縦モードは、７４０ｎ
ｍと８２０ｎｍである。したがって、活性層のゲインピ
ークが、４０ｎｍ変化するまでは、発振波長は７８０ｎ
ｍに安定している。

具体的な素子の特性を以下に示す。この素子は、ファブ
リ・ペロー型半導体レーザである。後方端面には、Ａｈ
　　Ｏ３／Ｓ　ｉ／Ａｅ２　０ｓ　／Ｓｉ（各光学長０
．２５）形成されており、反射率９４％であり、ほとん
ど反射率波長依存性を持たない。第２図は、この素子の
電流一光出力特性を示す。最大光出力８０ｍＷが得られ
ている。第３図は、この素子の波長光出力依存性を示す
。発振波長は、最小しきい値利得を有する７８０ｎｍ固
定されている。また第４図は、波長温度依存性を示す。

この図から、５０ｍ．Ｗなる高出力において、約８０度
の温度範囲にわたって、安定な発振波長を有しているこ
とがわかる。

なお、本実施例では、ＴｉＺｒ０４とＡｅ　２０３を用
いた場合について述べたが、他の誘電体材料を用いて、
本発明を実施することができる。

発明の効果 以上のように、本発明を用いれば、波長が安定な半導体
レーザを作製でき、工業的に大変有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　，　（ｂ）は各々本発明の一実施例によ
る半導体レーザ装置の端面反射率、および、各縦モード
のしきい値利得差の波長依存性を示す図、第２図は本発
明を用いた素子の電流一光出力特性を示す図、第３図は
本発明を用いた素子の波長先出力依存性を示す図、第４
図は本発明を用い失素子の波長温度依存性を示す図であ
る。 第　２　図 （ｂ） 波長（ｙｔＭ） 電　Ｌ（ｙｓ．Ａ＞ ；叉−Ｊ：（κ次ノ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ装置の光出射面に、反射率波長依存
   性を有する多層膜を形成し、その反射率波長依存性を利
   用して、波長選択性を持たせたことを特徴とする半導体
   レーザ装置。
2. （２）反射率波長依存性を有する多層膜として、誘電体
   反射膜を用い、その多層膜の膜厚のうち、少なくとも、
   ひとつは、その誘電体内波長よりも、厚いことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。