JPH0319292A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0319292A JPH0319292A JP1153188A JP15318889A JPH0319292A JP H0319292 A JPH0319292 A JP H0319292A JP 1153188 A JP1153188 A JP 1153188A JP 15318889 A JP15318889 A JP 15318889A JP H0319292 A JPH0319292 A JP H0319292A
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- Japan
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 17
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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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
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- 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〕
この発明は分布反射型（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒ
ａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ： Ｄ Ｂ Ｒ ）によ
る面発光型の半導体レーザに関し、特に高出力かつ単一
基本モードで発振できる半導体レーザに関するものであ
る。
ａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ： Ｄ Ｂ Ｒ ）によ
る面発光型の半導体レーザに関し、特に高出力かつ単一
基本モードで発振できる半導体レーザに関するものであ
る。
第９図は例えばＫ．コジマ等によりアブライドフィジッ
クス レターズ（Ｋ． Ｋｏｊｉｍａ ｅｔ ａｌ．
Ａｐｐ１． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ５０（２４）
．ｐｐｌ７０５−１７０７． １９８７）に掲載された
従来の面発光ＤＢＲレーザの構造を示す斜視図である．
図において、１はｎ側電極、２は基板、３は下クラッド
層、４は活性層、５は上クラッド層、６は誘電体膜、７
は２次の回折格子、８はＰ側電極、９はコンタクト層、
１０ａは単一基本モード発振を得るための狭い活性領域
である．次に動作について説明する．共振器中を伝搬す
る光は、主に活性層４中に存在するが、その一部は上下
のクラッド層３，５にしみ出している．この上クラッド
層中に回折格子７を設けた場合、各回折格子からの反射
（散乱）光の位相がどのようになっているかで、光の進
行方向が決定される．各回折格子の間隔がλ／２（λ：
波長）の整数倍のとき元の方向へ戻るが、倍数が大きい
ほどいろいろな方向へ進むことになり、λ／２の偶数倍
のとき基板２に対して垂直方向へも光が進むことになる
．本従来例のレーザは上述の原理より面発光動作を行な
うものであり、このとき、発振するレーザ光の横方向の
モードを基本モード化するため、通常ストライブ幅を３
〜４μｍと狭くしている．〔発明が解決しようとする課
題〕 従来のＤＢＲ面発光型の半導体レーザは以上のように構
成されており、活性領域ストライプの幅が狭いため、注
入電流を大きくして高出力を得ようとすると熱による端
面破壊，あるいは光学損傷（ＣＯＤ）が起こり出力が律
速されるという問題があった．また、高出力を得ようと
して活性領域幅を拡げると、新たに横高次モード発振が
生じるという問題点が起こった。
クス レターズ（Ｋ． Ｋｏｊｉｍａ ｅｔ ａｌ．
Ａｐｐ１． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， ５０（２４）
．ｐｐｌ７０５−１７０７． １９８７）に掲載された
従来の面発光ＤＢＲレーザの構造を示す斜視図である．
図において、１はｎ側電極、２は基板、３は下クラッド
層、４は活性層、５は上クラッド層、６は誘電体膜、７
は２次の回折格子、８はＰ側電極、９はコンタクト層、
１０ａは単一基本モード発振を得るための狭い活性領域
である．次に動作について説明する．共振器中を伝搬す
る光は、主に活性層４中に存在するが、その一部は上下
のクラッド層３，５にしみ出している．この上クラッド
層中に回折格子７を設けた場合、各回折格子からの反射
（散乱）光の位相がどのようになっているかで、光の進
行方向が決定される．各回折格子の間隔がλ／２（λ：
波長）の整数倍のとき元の方向へ戻るが、倍数が大きい
ほどいろいろな方向へ進むことになり、λ／２の偶数倍
のとき基板２に対して垂直方向へも光が進むことになる
．本従来例のレーザは上述の原理より面発光動作を行な
うものであり、このとき、発振するレーザ光の横方向の
モードを基本モード化するため、通常ストライブ幅を３
〜４μｍと狭くしている．〔発明が解決しようとする課
題〕 従来のＤＢＲ面発光型の半導体レーザは以上のように構
成されており、活性領域ストライプの幅が狭いため、注
入電流を大きくして高出力を得ようとすると熱による端
面破壊，あるいは光学損傷（ＣＯＤ）が起こり出力が律
速されるという問題があった．また、高出力を得ようと
して活性領域幅を拡げると、新たに横高次モード発振が
生じるという問題点が起こった。
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、活性領域幅を拡げて高出力化を図るとともに
、横基本モード発振する半導体レーザを得ることを目的
とする。
たもので、活性領域幅を拡げて高出力化を図るとともに
、横基本モード発振す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、共振器を構或する１対
の反射鏡のうち一方をＤＢＲとし、他方を結晶断面とし
た、幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、
上記結晶断面あるいは上記ＤＢＲ側の結晶断面の活性領
域のほぼ中央部に活性領域幅の約１７３相当部分の高反
射率領域を備え、活性領域のその他の領域を低反射率と
したものである． また、この発明に係る半導体レーザは、共振器を構成す
る１対の反射鏡のうち少なくとも一方をＤＢＲとした、
幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、上記
ＤＢＲの結合係数κを活性領域の中央部で大きく．側部
で小さくしたものである． また、この発明に係る半導体レーザは、共振器を構成す
る１対の反射鏡のうち少なくとも一方をＤＢＲとした、
幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、上記
ＤＢＲのある出力面上のうち活性領域の中央部の反射率
を高くしたものである． 〔作用〕 この発明においては、ＤＢＲ型の半導体レーザの結晶断
面の中央部を高反射率としたので、基本モードのしきい
値利得が一番小さくなり、かつ他の高次モードとの利得
差が非常に大きくなる．また、この発明においては、Ｄ
ＢＲ型の半導体レーザの、ＤＢＨの保合係数Ｋを活性領
域の中央部で大きくしたので、基本モードのしきい値が
一番小さくなりかつ、他高次モードとの利得差が非常に
大きくなる． また、この発明においては、ＤＢＲ型の半導体レーザの
、ＤＢＨのある出力面上の活性領域幅の中央部の反射率
を高くしたので、基本モードのしきい債利得が一番小さ
くなりかつ他の高次モードとの利得差が非常に大きくな
る． 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。
の反射鏡のうち一方をＤＢＲとし、他方を結晶断面とし
た、幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、
上記結晶断面あるいは上記ＤＢＲ側の結晶断面の活性領
域のほぼ中央部に活性領域幅の約１７３相当部分の高反
射率領域を備え、活性領域のその他の領域を低反射率と
したものである． また、この発明に係る半導体レーザは、共振器を構成す
る１対の反射鏡のうち少なくとも一方をＤＢＲとした、
幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、上記
ＤＢＲの結合係数κを活性領域の中央部で大きく．側部
で小さくしたものである． また、この発明に係る半導体レーザは、共振器を構成す
る１対の反射鏡のうち少なくとも一方をＤＢＲとした、
幅の広い活性領域を有する半導体レーザにおいて、上記
ＤＢＲのある出力面上のうち活性領域の中央部の反射率
を高くしたものである． 〔作用〕 この発明においては、ＤＢＲ型の半導体レーザの結晶断
面の中央部を高反射率としたので、基本モードのしきい
値利得が一番小さくなり、かつ他の高次モードとの利得
差が非常に大きくなる．また、この発明においては、Ｄ
ＢＲ型の半導体レーザの、ＤＢＨの保合係数Ｋを活性領
域の中央部で大きくしたので、基本モードのしきい値が
一番小さくなりかつ、他高次モードとの利得差が非常に
大きくなる． また、この発明においては、ＤＢＲ型の半導体レーザの
、ＤＢＨのある出力面上の活性領域幅の中央部の反射率
を高くしたので、基本モードのしきい債利得が一番小さ
くなりかつ他の高次モードとの利得差が非常に大きくな
る． 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の第１の実施例による半導体レーザの構
造を示す斜視図であり、図において、ｌはｎ側電極、２
は基板、３は下クラッド層、４は活性層、５は上クラッ
ド層、６は誘電体膜、７は２次の回折格子、８はｐ側電
極、９はコンタクト層、１０は幅の広い活性領域、１１
は結晶断面に設けた低反射率部、１２は結晶断面中央部
に設けた高反射率部である。
造を示す斜視図であり、図において、ｌはｎ側電極、２
は基板、３は下クラッド層、４は活性層、５は上クラッ
ド層、６は誘電体膜、７は２次の回折格子、８はｐ側電
極、９はコンタクト層、１０は幅の広い活性領域、１１
は結晶断面に設けた低反射率部、１２は結晶断面中央部
に設けた高反射率部である。
活性頷域１０の幅（Ｗ０）は高出力を得るために十分広
く、横高次モードが許容される。また高・反射率部１２
の幅は約Ｗ０／３である．第４図は、次式で定義するモ
ード反射率（Ｐｒ）を各モードに関して図示したもので
ある。
く、横高次モードが許容される。また高・反射率部１２
の幅は約Ｗ０／３である．第４図は、次式で定義するモ
ード反射率（Ｐｒ）を各モードに関して図示したもので
ある。
Ｐｒｗ
・・・（１）
Ｉ Ｓ” Ｅｍ （ｘ） ｄｘ ｌ”
ただし、
活性領域幅（Ｗｅ）：１５０μｍ
高反射率部の幅（２Ｂ）：４０μｍ
活性層の屈折率７３．４５・５４
クラッド層の屈折率：３．４４５３
とした．
第４図から判るように全体の反射に対して幅２Ｂの領域
内で反射する率であるモード反射率は、基本モード（０
次）のものが最大になることが判る．また第５図は高反
射率部の幅（２Ｂ）を変化させた時の相対反射率（基本
モードのモード反射率に対する次に大きな値を示すモー
ドのモード反射率の比： ｐｒ＠ｍＸ−１／ｐｒａｍ！
）を示す図である．同図より高反射率部の幅を活性領
域、幅の約１／３にすると基本モードが発振し易いこと
が判る．第１図のレーザでは、結晶断面の中央部に活性
領域１０の幅ｗｅの約１／３の幅の高反射率部１２を設
けており、前述の理由で横単一モード発振が得られるこ
とになる． 第６図，および第７図は上記第１の実施例の変形例を示
す斜視図でありゝ、これら図において、該１図と同一符
号は同一または相当部分であり、１５はレーザ共振器の
後面に形威された高反射率部、１６はＤＢＲ側の結晶断
面の活性領域部に形威された活性領域幅方向にグラジュ
アルな反射率を持つ部分である。
内で反射する率であるモード反射率は、基本モード（０
次）のものが最大になることが判る．また第５図は高反
射率部の幅（２Ｂ）を変化させた時の相対反射率（基本
モードのモード反射率に対する次に大きな値を示すモー
ドのモード反射率の比： ｐｒ＠ｍＸ−１／ｐｒａｍ！
）を示す図である．同図より高反射率部の幅を活性領
域、幅の約１／３にすると基本モードが発振し易いこと
が判る．第１図のレーザでは、結晶断面の中央部に活性
領域１０の幅ｗｅの約１／３の幅の高反射率部１２を設
けており、前述の理由で横単一モード発振が得られるこ
とになる． 第６図，および第７図は上記第１の実施例の変形例を示
す斜視図でありゝ、これら図において、該１図と同一符
号は同一または相当部分であり、１５はレーザ共振器の
後面に形威された高反射率部、１６はＤＢＲ側の結晶断
面の活性領域部に形威された活性領域幅方向にグラジュ
アルな反射率を持つ部分である。
第６図のレーザは結晶断面の後面を高反射率部１５とし
て効率よく光を取り出すようにしたものであり、第１図
の実施例と同様の効果を奏するとともに、しきい値電流
を下げることができる。
て効率よく光を取り出すようにしたものであり、第１図
の実施例と同様の効果を奏するとともに、しきい値電流
を下げることができる。
第７図のレーザは結晶断面にグラジュアルな反射率部１
６を設けてストライプ中央部付近の反射率を高く．側部
の反射率を低くしたものであり、第１図の実施例と同様
の効果を奏する．第２図は本発明の第２の実施例による
半導体レーザの構造を示す斜視図であり、図において、
５ａはＤＢＨの結合係数κを活性領域の中央部で大きく
ｎの側部で小さくするため、ストライプ中央部を薄くし
た上クラッド層である。
６を設けてストライプ中央部付近の反射率を高く．側部
の反射率を低くしたものであり、第１図の実施例と同様
の効果を奏する．第２図は本発明の第２の実施例による
半導体レーザの構造を示す斜視図であり、図において、
５ａはＤＢＨの結合係数κを活性領域の中央部で大きく
ｎの側部で小さくするため、ストライプ中央部を薄くし
た上クラッド層である。
第２図のレーザでは、上クラッド層の厚みをストライプ
中央部で薄くしており、その近傍において、２次の回折
格子との結合係数κが強くなる．基本モードの電界分布
はストライプ中央に１つのピークをもつが、他の高次モ
ードの電界分布はピークが多数存在しかつ外側に拡がっ
ている．このため、基・本モードの結合係数κ。が最大
になり、高出力で基本モード発振が得られることになる
．第３図は本発明の第３の実施例による半導体レーザの
構造を示す斜視図であり、図において、１３はＤＢＲ上
に設けた低反射率部、１４はＤＢＲ上に設けた高反射率
部である． 本第３の実施例では上記第１の実施例とは異なり、ＤＢ
Ｒ上に高反射率部と低反射率部とを設けたものである．
本実施例の動作原理は上記第１の実施例の動作原理と同
様であり、活性領域の中央部分での反射率を高くするこ
とにより、基本モードのしきい値利得が一番小さくなり
、これにより活性領域の幅が広く高出力で発振が可能で
あるＤＢＲ型面発光半導体レーザにおいて基本モード発
振が得られる． 第８図は第３の実施例の変形例を示す斜視図であり、前
面および後面の結晶断面を高反射率部１７．１５として
効率良く光を取り出したものであり、第３図の実施例と
同様の効果を奏するとともに、しきい値電流を下げるこ
とができる．〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればＤＢＲ面発光型の半導
体レーザにおいて、結晶断面の中央部に活性領域幅の約
１／３の高反射率部を設けたので高出力でかつ横単一モ
ードの半導体レーザが得られる効果がある． またこの発明によればストライプ中央部の上クラッド層
を薄＜シて結合係数κをストライプ中央部で大きくした
ので、高出力でかつ横単一モードの半導体レーザが得ら
れる効果がある。
中央部で薄くしており、その近傍において、２次の回折
格子との結合係数κが強くなる．基本モードの電界分布
はストライプ中央に１つのピークをもつが、他の高次モ
ードの電界分布はピークが多数存在しかつ外側に拡がっ
ている．このため、基・本モードの結合係数κ。が最大
になり、高出力で基本モード発振が得られることになる
．第３図は本発明の第３の実施例による半導体レーザの
構造を示す斜視図であり、図において、１３はＤＢＲ上
に設けた低反射率部、１４はＤＢＲ上に設けた高反射率
部である． 本第３の実施例では上記第１の実施例とは異なり、ＤＢ
Ｒ上に高反射率部と低反射率部とを設けたものである．
本実施例の動作原理は上記第１の実施例の動作原理と同
様であり、活性領域の中央部分での反射率を高くするこ
とにより、基本モードのしきい値利得が一番小さくなり
、これにより活性領域の幅が広く高出力で発振が可能で
あるＤＢＲ型面発光半導体レーザにおいて基本モード発
振が得られる． 第８図は第３の実施例の変形例を示す斜視図であり、前
面および後面の結晶断面を高反射率部１７．１５として
効率良く光を取り出したものであり、第３図の実施例と
同様の効果を奏するとともに、しきい値電流を下げるこ
とができる．〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればＤＢＲ面発光型の半導
体レーザにおいて、結晶断面の中央部に活性領域幅の約
１／３の高反射率部を設けたので高出力でかつ横単一モ
ードの半導体レーザが得られる効果がある． またこの発明によればストライプ中央部の上クラッド層
を薄＜シて結合係数κをストライプ中央部で大きくした
ので、高出力でかつ横単一モードの半導体レーザが得ら
れる効果がある。
更にこの発明によればＤＢＲのある出力面上の活性領域
中央部の反射率を高くしたので、高出力でかつ横単一モ
ードの半導体レーザが得られる効果がある。
中央部の反射率を高くしたので、高出力でかつ横単一モ
ードの半導体レーザが得られる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による面発光ＤＢＲレ
ーザの構造を示す斜視図、第２図は本発明の第２の実施
例による半導体レーザ構造を示す斜視図、第３図は本発
明の第３の実施例による半導体レーザの構造を示す斜視
図、第４図は各モードのモード反射率を示す図、第５図
は高反射率部の幅に対する相対モード反射率を示す図、
第６図，第７図は第１の実施例の変形例を示す斜視図、
第８図は第３の実施例の変形例を示す斜視図、・第９図
は従来のＤＢＲ面発光型の半導体レーザの構造を示す斜
視図である．
ーザの構造を示す斜視図、第２図は本発明の第２の実施
例による半導体レーザ構造を示す斜視図、第３図は本発
明の第３の実施例による半導体レーザの構造を示す斜視
図、第４図は各モードのモード反射率を示す図、第５図
は高反射率部の幅に対する相対モード反射率を示す図、
第６図，第７図は第１の実施例の変形例を示す斜視図、
第８図は第３の実施例の変形例を示す斜視図、・第９図
は従来のＤＢＲ面発光型の半導体レーザの構造を示す斜
視図である．
Claims (3)
- （１）共振器を構成する１対の反射鏡のうち、一方を分
布反射型とし他方を劈開面あるいはエッチング面である
結晶断面とした、幅の広い活性領域を有する半導体レー
ザにおいて、 上記結晶断面あるいは上記分布反射型反射鏡側の結晶断
面のうち活性領域のほぼ中央部に前記活性領域の幅の約
１／３の部分を高反射率に、残りを低反射率にしたこと
を特徴とする半導体レーザ。 - （２）共振器を構成する１対の反射鏡のうち、少なくと
も一方を分布反射型とした幅の広い活性領域を有する半
導体レーザにおいて、 上記分布反射型反射鏡の結合係数ｋを活性領域幅の中央
部で大きく側部で小さくしたことを特徴とする半導体レ
ーザ。 - （３）共振器を構成する１対の反射鏡のうち、少なくと
も一方を分布反射型とした幅の広い活性領域を有する半
導体レーザにおいて、 上記分布反射型反射鏡の存在する面上のうち、活性領域
幅の中央部に相当する部分の反射率を高くしたことを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153188A JPH0319292A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体レーザ |
| US07/523,545 US5043994A (en) | 1989-06-15 | 1990-05-15 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1153188A JPH0319292A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319292A true JPH0319292A (ja) | 1991-01-28 |
Family
ID=15556971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1153188A Pending JPH0319292A (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5043994A (ja) |
| JP (1) | JPH0319292A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158398A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザおよびその製造方法 |
| JP2009503887A (ja) * | 2005-08-05 | 2009-01-29 | ゼネラル・ナノ・オプティクス・リミテッド | インジェクションレーザ |
| JP2015179783A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| JP2019522379A (ja) * | 2016-07-27 | 2019-08-08 | ウニヴェルシテ・パリ−シュド | 分布帰還型レーザーダイオード |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4407832A1 (de) * | 1994-03-09 | 1995-09-14 | Ant Nachrichtentech | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer definierten axialen Variation des Kopplungskoeffizienten und definierter axialer Verteilung der Phasenverschiebung |
| JP5261754B2 (ja) * | 2008-11-27 | 2013-08-14 | 株式会社リコー | 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2013021230A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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|---|---|
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