JPH036676B2 - - Google Patents

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JPH036676B2
JPH036676B2 JP54084351A JP8435179A JPH036676B2 JP H036676 B2 JPH036676 B2 JP H036676B2 JP 54084351 A JP54084351 A JP 54084351A JP 8435179 A JP8435179 A JP 8435179A JP H036676 B2 JPH036676 B2 JP H036676B2
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stripe
offset
laser
offset shape
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Aaru Shifurusu Donarudo
Dei Baanamu Robaato
Sutoreifuaa Uiriamu
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Xerox Corp
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Publication of JPH036676B2 publication Critical patent/JPH036676B2/ja
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    • 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
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    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 having a ridge or stripe structure

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体注入形レーザ、詳述すると基
体横モード動作に適するヘテロ構造GaAs:
GaAlAsレーザに関する。
最低次の横モード動作を得るために、半導体注
入形レーザの開発に多くの関心が寄せられてい
る。これは、たとえば光フアイバ伝送、光学デイ
スク書込み並びに集積光学構成要素及び集積光学
回路に必要な条件に合うように、出力パワーが高
くかつポンピング電流入力に対する光出力の線形
性を改良したものが求められているからである。
ヘテロ構造レーザは、通常装置のへき開面に直
角な直線状ストライプ構造を有している。この直
線状のすなわち1線に配置されたストライプ構造
は、酸化ストライプ、拡散ストライプ、打込みス
トライプ、基体ストライプ又はプレーナストライ
プであつてもよい。この型式の構造を有するレー
ザでは、ほんの数ミリワツトの電力レベルの種々
のパルスで動作させてもその光出力は非線形とな
る。また、パルス動作の間にこの光出力に緩和振
動が測定される。これらの非線形及び緩和振動
は、商業的に応用するのに適する高い光強度及び
一様な出力を達成するのに望ましくない。
極めて幅の狭い、たとえば2μm幅の直線状直
角ストライプ構造により、しきい値付近で低次横
モード制御すなわち基本横モード制御が導かれ
る。しかしながら、電流レベルが高い場合には、
このような狭い幅のストライプ形状を有するもの
でさえも高次モードが現われる。
これらの出力非線形性は、しばしば“よじれ
(kinks)”と呼ばれ、通常いくつかの要因により
生じるものと思われている。ポンピング時の利得
特性の形状は、ベル形をしており、その中心点に
おいて利得が最大となつている。しかしながら、
出力パワーが数ミリワツト(たとえば2mWない
し4mW)になると、利得の飽和状態に到達す
る。その利得特性の形状の両端部の残留利得は、
中心部の利得に近いか若しくはそれ以上である。
結果として、この利得特性の形状が変化し、その
形状に2重のこぶが現われたり、横モードが不安
定となることがある。実際には、構造体の活性領
域の、直線状ストライプの端部すなわち“翼部
(wings)”に対してストライプ幅の中心にある部
分の真下の位置において高速で注入キヤリヤの再
結合が生じている。第2に、基本モードTE00
びに他の横モード、特に、レーザの面上に当つた
TE01モードがその各モード内に逆接合すること
である。いずれの場合にも、モードの非線形性が
残存する。
本発明の主な目的は、注入形レーザの基本横モ
ード動作を増強することである。
本発明の別の目的は、レーザのプレーナ構造上
のストライプオフセツト形状として以下に述べる
ものにより、この増強を与えることである。
本発明の別の目的は、出力パワーが高く、電流
に対する光出力特性の非線形性(電流キンクス)
がなく、かつパルス動作状態における緩和振動を
除去したストライプオフセツト形状を提供するこ
とである。
本発明によれば、横モードを安定にするストラ
イプオフセツト形状を有する、多層プレーナ型の
注入形レーザ、たとえば、二重ヘテロ構造
GaAs:GaAlAsレーザが提供されている。また、
このオフセツト形状により、2つ若しくはそれ以
上の動作モードの間に光学的な結合が生じる。こ
のオフセツト形状のために、注入キヤリヤはスト
ライプを横切つて装置の活性領域において優先的
に再結合してその光路を固定しかつ残留利得がモ
ードを不安定にするのを防止する。
“オフセツト形状”とは、直線形状の少なくと
も一点において湾曲その他の乱動があるレーザの
へき開端面に対して直角でないストライプ若しく
は基体チヤンネルその他の誘導波領域形状を意味
する。誘導波領域形状は、通常伝統的に直線状で
ありかつレーザ装置のへき開端面に対して直角で
ある。本発明では、これらの形状は、へき開端面
に対してある角度をなしていてもよいし、その縁
部の一点において湾曲してもよいし、その縁部に
沿つてステツプ関数を有していてもよいし、ある
いは、活性導波領域に隣接した別個のストライプ
素子から成つてもよい。このような場合はいずれ
も、この形状により、高次モードが活性層の高利
得無吸収導波領域内に逆反射若しくは逆放射する
という点においてオフセツトであるということが
できる。高次モードは、基本横モードに比べてし
きい値が高いので伝播できない。単一動作モード
が安定なのは、オフセツト形状により、利得特性
の形状の両端部における残留利得が、光ビーム位
置のシフトを防止するからである。従つて、キヤ
リヤの再結合が、その縁部すなわちウイングに対
してこの領域の中心部において急速に生じ過ぎる
ことはない。
このオフセツト形状を利用することにより、電
流に対するパワー出力の特性に非線形性が表われ
ることなく、しかも緩和振動を除去するとともに
高いパルス出力パワーを維持しながら基本横モー
ド動作を行なうことができる。これらの有利な属
性は、レーザのしきい値をそれほど高くすること
なく得られる。
本発明の目的及びその達成過程並びに本発明の
さらに十分な理解は、添付図面とともに次の説明
を参照することにより明らかになりかつ理解され
るであろう。
第1図を参照すると、本発明の1実施例による
ヘテロ接合注入形レーザ10が概略的に図示され
ている。レーザ10並びに他の後述するレーザ構
造体の製造は液相エピタキシ技術又は分子ビーム
エピタキシ技術により行なつてもよい。これらの
技術は当業界に周知である。層12(基体)、1
4,16,18及び20は、それぞれ、n型
GaAs、n型Ga1-yAlyAs、P型GaAs、P型
Ga1-XAlXAs及びP型GaAsから成つてもよい。
ただし、X及びyは同一である。たとえば、それ
らの層は、それぞれ逆の導電型を有する Ga0.7Al0.3Asであつてもよい。層14及び18の
厚さは2μmである。活性層もまたP型GaAlAsで
あつてもよく、ただし、その物質組成は、最小の
バンドギヤツプ、たとえば、Ga0.95Al0.05Asを与
えている。層20の厚さは0.3μmであつてもよ
い。
当業界によく知られているように、これらの層
の導電型は逆にしてもよい。
Si3N4薄膜22内に形成された開口を介してス
トライプオフセツト形状26を設けるために従来
の蒸着技術及びフオトリトグラフ技術を利用して
もよい。
レーザ10は、p側電気接点にZnを拡散させ、
24に示すようにメタライズして所望の長さ、た
とえば、約550μmまでへき開されてもよい。
本明細書には、酸化ストライプ形状を開示して
いるが、ストライプ幅及びストライプ角度θに対
する所望の調節を考慮に入れながら基本モードパ
ターンを制御するために他の異なる型のストライ
プ形状を用いてもよい。
また、このオフセツト形状は、チヤンネル付基
体ヘテロ構造レーザの形状に設けられてもよく、
この場合には、基体に活性層の導波領域を形成す
るチヤンネル又は溝は、構造体のへき開端部に対
してある角度をなしているか若しくは直角でな
く、又は本文に開示した多くのオフセツト形状の
チヤンネルである。この場合には、この電流閉込
めストライプは、基体チヤンネルの形状を有して
もよい。さらに、レーザ内の導波領域を形成する
他の手段を利用してもよい。
このストライプオフセツト形状26は、レーザ
10のへき開面28に対して角度θをなして位置
決めされている。良好なモード制御を得るために
は、ストライプの幅は、通常8μmないし20μmで
ある。しかしながら、より高い出力パワーを得る
ためにはより広い幅のストライプを用いてもよい
が、より大きな角度θ、たとえば約5゜が用いられ
てもよい。第2図には、レーザ10のストライプ
オフセツト形状26の角度θが、へき開端部28
の平面に対してθ=0.5゜、1゜、2゜及び5゜の場合を示
す。θ=2゜の場合には、このオフセツト形状26
により得られた、ポンピング電流に対する出力パ
ワーの特性は、ポンピング電流が高いともでも、
優れた線形性を示す。しかしながら、θ=0゜、
0.5゜及び1゜の場合には、その曲線上に“ねじれ”
30が現われる。θ=0゜の従来のストライプレー
ザでは、約5mWの出力パワーでねじれ30が生
じた。θがほぼ2゜に等しい場合には、レーザ10
は、面28に対して90mW以上の出力パワーが加
わる場合でさえもこのようなねじれ30を全く生
じない。θ=0.5゜若しくは1゜の場合には、このね
じれ30は、従来のストライプレーザに比べてそ
れほど目立たない。
第3a図では、θ=0゜の場合における、レーザ
10のパルス状光出力が示されている。この出力
は、数mW、たとえば3mW若しくは4mWであ
る。注目すべきは、緩和振動32である。第3b
図では、レーザ10は、θ=2゜のオフセツト形状
を有している。しかしながら、この角度をなした
形状を有するレーザ10の光出力は、このような
緩和振動から解放されている。このような緩和振
動は、出力パワーが極めて高いレベルになるまで
は現われない。
第4図には、従来のストライプレーザにおける
波長スペクトルと、θ=0.5゜、1゜、2゜及び5゜の場合
のオプセツト形状26を有するレーザ10の波長
スペクトルを示す。注意すべきことは、角度θが
大きくなつた場合は、それに対応して全スペクト
ル出力幅が広くなることである。また角度θが大
きくなるにつれてスペクトルは、波長の大きな方
へ移動する。
この角をなしているストライプ形状を有するレ
ーザ10は、直角ストライプ形状を用いる従来の
レーザよりもわずかに高いしきい値をおいて動作
する。応用時には、これらの小さなしきい値のわ
ずかな相違は重要ではない。
基本横モード制御をいかに達成すべきに関して
は、次のようである。オフセツト形状26を有す
るレーザ10、特に、θがほぼ2゜に等しい場合に
は、このレーザは、角度をなしたストライプの方
向に正確に沿つた活性層16の導波領域内では発
光しない。光ビーム路が活性領域16の低ポンピ
ング領域を通過する場合でさえも光ビームがシフ
トしてしき値を最小にする。第4図のスペクトル
のシフトは、このビームのシフトと相関性があ
る。このレーザビームが活性層の低ポンピング領
域を通過するとき波長の大きな方へシフトして吸
収を最小にする。
レーザビームは、ストライプ形状の幅の中心部
に対応する活性領域内に閉じ込められないので、
そのビーム自身により、ストライプ翼部分におけ
る残留利得が、残留した注入キヤリヤをシフトさ
せて励起して再結合することによりストライプの
中心部における利得に近づくか若しくはそれ以上
になるのを防止している。
また、TE00(低次の)モードは、へき開面から
反射されるとTE01モード並びに他の高次モード
を発生する。これらの利得は、TE00モードの場
合よりも小さい。というのは、それらの横方向の
広がりが大きく、したがつてそれらのモードは、
結晶体のそれほど高くないポンピング領域内を伝
播するからである。しかしながら、これらのモー
ドは、残留利得を小さくすように作用し、それら
の相互結合又は共働的な相関作用によるモードの
結合がオフセツトストライプレーザの安定モード
となると考えてもよい。
この基本横モードの安定化は、他の型式のスト
ライプオフセツト形状により達成してもよい。第
5図では、このヘテロ接合注入形レーザ40は、
ヘテロ構造の層42,44,46,48及び50
から成り、かつ第1図のレーザ10と同じ構造を
有してもよい。たとえば、n型Ga0.7Al0.3As(Te
をドープ、厚さ約2.0μm)P型Ga0.95Al0.05As又
はP型GaAs(Geをドープ、厚さ約0.15μm)、P
型Ga0.7Al0.3As(Geをドープ、厚さ約1.5μm)及
びP型GaAs(Geをドープ、厚さ約0.7μm)が、
液相エピタキシ技術によりn型GaAs基体上に連
続的に成長する。その構造体のP側上にSi3N4
52をプラズマ蒸着した後、ストライプオフセツ
ト形状54が、従来のフオトリトグラフ技術及び
プラズマエツチング技術により形成される。次
に、Znを浅く拡散した後Ti−Pt−Au556を蒸着
する。この構造体の空胴長は、たとえば約500μ
mであつてもよい。
オフセツト形状54は、湾曲部分58とへき開
端面64に直角な2つの直線状部分60及び62
とから成つており、その幅は約10μmであつても
よい。しかしながら、このストライプ幅は、この
オフセツト形状において重要な役割をもつてい
る。ストライプ幅を大きくすると、しきい値電流
密度は減少するが出力パワーレベルは、ねじれの
発生が大きくなる値を有する。
第6図では、レーザ40において、湾曲部分5
8の曲率半径をR=1mmに等しくしかつφを約
8.6゜に等しくした場合と、R=20mmでかつφを約
0.43゜にした場合における、ポンピング電流に対
して面を通過する光パワー出力を示す。いずれの
場合にも、曲率58′の円孤の長さは、それぞれ
約150μmであり、湾曲部分を通る通路の全長は
約300μmである。
第6図に示すように、R=1mmの場合には、し
きい値の3倍を越える電流レベルに対し、その電
流に対する光出力特性は優れた線形特性を示す。
ねじれが顕著となる前に、面を通過する出力レベ
ルが100mWに到達してしまう。一方、R=20mm
の場合には、レーザ40は、直線状直角ストライ
プ形状を有する従来のレーザの動作と極めて類似
している。その場合には、比較的低いパワーレベ
ル、たとえば3mWないし6mWにおいてねじれ
66が発生する。
第1図のストライプオフセツト形状26の場合
のように、第5図のオフセツト形状54も第3b
図に示すような緩和振動を除去する作用を有す
る。
改良したモード制御は、次のようにして行なわ
れる。活性層46の導波領域の湾曲部分58にお
いて、基本モードすなわちTE00モードは、最低
のしきい値の伝播路を選択する。別個の、すなわ
ち空間的に隔置された任意通路は、所望通路より
もかなり高い。というのは、曲率部分58によ
り、放射線損失が生じかつ導波領域の中心部分か
らビームが変位するからである。基本モードの中
心部は、湾曲導波領域の円弧58′の外側にある
半径の大きな側58″の方へシフトする。従つて、
基本モード通路の位置は、その利得特性の形状及
び湾曲部分58の放射線損失により安定化され
る。高次モードの場合は、基本モードの場合より
も湾曲部分58のまわりにおける放射線損失が大
きい。
活性層46の導波領域の直線状部分60及び6
2では、モード位置は安定している。というの
は、湾曲部分58の変位したビームは、直線状部
分60及び62の中心部分に対して整合していな
いからである。ビームは、直線状部分60若しく
は62のどちらかを伝播する場合、この通路は、
低次のしきい値通路であり、このビームは、この
領域において高利得を利用しているのでビーム
は、導波領域の中心部の方へ移動するだろう。
また、光が湾曲部分58から直線状部分内へ結
合するにつれて、直線状部分の許容高次モード
が、基本モードと同様にすべて部分的に励起され
る。湾曲部分58から出る変位ビームは、これら
の直線状部分60及び62内でこれらの高次モー
ドを励起する。前述したように、この動作によ
り、ストライプオフセツト形状の翼部分の下にあ
る低ポンピング領域若しくは非ポンピング領域付
近の導波領域の側端部におけるこの余分な利得を
消耗させ、それにより、低次モードすなわち
TE00モードの位置を安定化させる。
前述したように、このオフセツト形状において
ストライプ幅を大きくすると、ねじれを発生せず
に光パワー出力が大きくなる。これは、ビームの
湾曲部分58の中心軸からの変位量が、ストライ
プ幅の増大とともに大きくなるからである。導波
領域の直線状部分60及び62において発生した
高次モードは、湾曲部分58から出る高対称性ビ
ームによりしだいに励起される。したがつて、ス
トライプ幅が広いことにより、これらの高次モー
ドが部分的に励起されて前述のように余分な利得
を除去する。つまり、直線状部分におけるこの高
次モード励起が、導波領域に隣接した活性層の非
ポンピング領域に近接した導波領域の端部に発生
した余分なキヤリヤを除去するようになつてお
り、それにねじれを防止しかつ高次モードを安定
にする。
第9図では、基本160を示す。その基体16
0内には、結晶成長前にチヤンネル162が形成
されている。この図では、チヤンネル162の形
状は、湾曲部分164によりオフセツトされてい
る。このチヤンネルの形状を定めるために、他の
図に示す多数の他のオフセツト形状を用いてもよ
い。
オフセツトチヤンネル162を形成した後、結
晶成長が始まり、たとえば第10図に示すような
層を形成する。電流閉込め手段もまたチヤンネル
162に隣接して設けられている。この手段は、
第10図に図示するように基体チヤンネル162
と同一形状を有しておりかつその幅がW+△であ
る電流閉込めストライプ166の形状を成してい
てもよく、ただし△は、0μmないし10μmの範囲
である。しかしながら、この電流閉込めストライ
プ166は、チヤンネルがその全長にわたつて比
較的一様にポンピングされる限り、チヤンネル1
62と全く同一の形状である必要はない。
動作において、チヤンネル162の縁部は、活
性導波領域層に十分に近接しているのでp−n接
合平面内において光学的導波を達成することがで
きる。チヤンネル深さがたとえば0.5μmないし
3.0μmの範囲内にあれば、この導波は容易に達成
される。活性導波領域と基体160との間の距離
は、0.1μmないし0.6μmの範囲内にあり、かつ活
性導波領域層168の厚さは、そのAl含有量が
従来通り(0×0.3、0.2y、20.8)であ
る場合には約200Åないし0.5μmである。したが
つて、チヤンネル162は、p−n接合平面内で
導波を達成する別の手段として作用し、オフセツ
ト形状を設けると、ポンピング電流レベルが高い
場合でも電流に対するパワー特性の線形性が高く
なる。
本明細書では、基体チヤンネル162について
詳細に説明したが、同様なオフセツト導波形状を
設けるたえにp−n接合面において導波を達成す
る他の手段、たとえば、他の層の厚さ方向に結晶
成長若しくは蒸着を変えたり、又は同様にその化
合物を変えたりすることも利用される。
第7図には、ストライプオフセツト形状として
ホーン状構造を用いたものが示されており、これ
を横モード制御を高めるために用いてもよい。ヘ
テロ構造レーザ70は、すべての層がp型導電形
である場合を除き、前記レーザ10及び40の構
造と同一である。p型層74,76,78及び8
0は、エピタキシヤル技術を介して、基体72上
に連続的に成長又は蒸着される。拡散技術によ
り、酸化量82の開口84を通して導電型をn型
にする。このZn拡散が、活性層76まで浸透し
て拡散領域86とp−n接合88を形成する。
外郭部分の開口84が、ホーン形若しくは台形
のいずれかの形状の部分90及び直線状部分92
により特徴づけられる拡散ストライプオフセツト
形状を与える。ホーン形の場合には、部分90の
両側は、放物線状を有していることを意味する。
台形の場合には、部分90の両側は、へき開面に
対してある角度をなした直線状を有していること
を意味する。直線状部分92は、たとえば幅8μ
mであつてかつ長さ200μmであつてもよく、ホ
ーン状部分のテーパ長は、長さ300μmであつて
ホーン状部分の幅は8μmから25μmまで広がつて
いるものであつてもよい。
第8a図ないし第8k図は、本発明の範囲内に
ある多数のストライプオフセツト形状を示してお
り、これらは、横モード動作を安定化するのに
種々の程度に有効である。第8a図、第8b図、
第8c図及び第8e図は、第5図のストライプオ
フセツト形状54から派生したものと考えてもよ
いし、一方、第8d図は、第7図のストライプオ
フセツト形状から派生したものと考えてもよい。
第8a図のオフセツト形状100は、1つの湾
曲部分若しくは円弧部分から成つている。第8b
図のオフセツト形状102は、湾曲部分104の
曲率半径Rが小さく、かつその中心部分104が
直線状をなしていることを除けば、第5図の形状
に極めて類似している。また、直線状部分106
と108の長さは等しくない。
第8c図では、ストライプオフセツト形状11
0の直線状部分114内に円形ループ部分112
が結合されている。第8e図では、オフセツト形
状116には、2つの直線状部分120と122
との間に1つのステツプ部分が設けられている。
第8d図では、ストライプオフセツト形状12
4は、中心部の直線状部分130に結合された2
つの角状部分126及び128を有している。
第8f図ないし第8j図は、多種の型式のスト
ライプオフセツト形状を示す。この場合には、電
流が流れるストライプ形状の縁部に沿つて複数の
ねじれ若しくはオフセツトが設けられ、前記オフ
セツト形状の場合のように、ビームは、損失が最
小でかつ利得が最大の位置にくるようにレーザの
活性層の導波領域内に位置するであろう。この空
間的な位置決めは、ストライプオフセツト形状の
曲りくねつた形状により決定される。オフセツト
形状のスカラツプ状縁部によりその縁部付近の活
性導波領域内に高次モードの放射線が存在するの
で、その活性導波領域内の損失は大きい。その導
波領域では、基本モードすなわち低次モードが安
定位置を得、一方、高次モードはこの縁部領域に
おいてかなり高い放射線損失と低い利得を有する
か、若しくは、電流注入レベルが高くなるまで現
われないであろう。代表的なオフセツト形状のパ
ラメータをあげると、Wは2μmないし20μmに等
しく、Dは5μmないし100μmに等しくかつEは
1μmないし5μmである。
第8k図のストライプオフセツト形状140
は、前記形状のいずれともかなり異なつている
が、ポンピングレベルが高い場合でさえも導波領
域の縁部において利得を除去する作用を行ない、
それにより低次モードの位置を安定にしやすくな
つている。オフセツト形状140は、1線上に整
置した主直線部分142及び144から成つてお
り、この主直線部分142及び144は、非ポン
ピング領域である空隙部146により分離されて
いる。この空隙領域146に隣接して小さな直線
ストライプ部分148及び150が設けられてい
る。部分148及び150をポンピングすると、
伝播ビームの両端部において余分なキヤリヤを除
去し、それにより基本モードを安定にしかつ電流
のねじれを防止する。
第11〜14図に、本発明の更に別の実施例を
示す。第11図はチヤンネル184を有する基体
182を示し、このチヤンネル184は、結晶成
長前に形成されかつ第1図に示すようなストライ
プオフセツト形状を有している。オフセツトチヤ
ンネル184を形成した後、結晶成長が始まり、
第12図に示すような層を形成する。このストラ
イプ形状すなわち電流閉込め手段もまた基体チヤ
ンネル184と同一形状を成している。同様に、
第13図及び第14図には、それぞれ第8D図に
示すような形状と同一の結晶成長前の基体チヤン
ネル形状及び結晶成長後におけるストライプオフ
セツト形状を示す。
要するに、本明細書に開示した形状において適
当に設計したストライプオフセツト形状が、ヘテ
ロ構造注入形レーザの活性層において利得誘導波
を達成し、それによりこの装置の横モード動作を
安定にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ストライプがへき開端面に対して角
度θをなしているストライプオフセツト形状を有
する注入形レーザの概略的斜視図である。第2図
は、ストライプの角度が異なるレーザにおいて、
ポンピング電流に対する光出力を示すグラフであ
る。第3a図及び第3b図は、直角ストライプ形
状を有するレーザと角度をなしたストライプ形状
を有するレーザとの場合におけるそれぞれのパル
ス状光出力を示すグラフである。第4図は、異な
る角度をなしたストライプ形状を有するレーザに
おける導波スペクトルを示す図である。第5図
は、1つの彎曲形状で成るオフセツト形状を有す
る注入形レーザの概略的斜視図である。第6図
は、彎曲したストライプの曲率半径の異なるレー
ザにおいて、ポンピング電流に対する光出力を示
すグラフである。第7図は、角形のオフセツト形
状を有する注入形レーザの概略的斜視図である。
第8a図ないし第8k図は、基本横モード動作を
得るために様々に効果的な種々の他のストライプ
オフセツト形状を示す図である。第9図は、成長
技術若しくは蒸着技術によりストライプオフセツ
ト形状を形成する前におけるチヤンネル付基体の
概略斜視図である。第10図は、第9図のチヤン
ネル付基体に成長技術若しくは蒸着技術によりス
トライプオフセツト形状を形成した後における注
入レーザの概略的斜視図である。第11図は、結
晶成長技術又は蒸着技術により第1図に示すよう
なストライプオフセツト形状を形成する前のチヤ
ンネル付基体の概略斜視図である。第12図は、
第11図のチヤンネル付基体上に結晶成長技術又
は蒸着技術により第1図に示すようなストライプ
オフセツト形状を形成した後の注入形レーザの概
略的斜視図である。第13図は、結晶成長技術又
は蒸着技術により第8D図に示すようなストライ
プオフセツト形状を形成する前のチヤンネル付基
体の概略的斜視図である。第14図は、第13図
のチヤンネル基体上に結晶成長技術又は蒸着技術
により第8D図に示すようなストライプオフセツ
ト形状を形成した後の注入形レーザの概略的斜視
図である。 10,40,70,140……レーザ、16,
46,76,168……活性層、26,54,8
4,166……ストライプ、28,64……へき
開端面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基体上にある多層プレーナ構造体161,1
    80,200であつて、そのうちの少なくとも一
    層がP−N接合面内にあつて発光時に光波を伝播
    させる活性導波層168,190,212である
    ものと、電流を集中させて活性導波層の制限領域
    内に閉じ込めそれにより活性導波層内の伝播ビー
    ムを横モードに制限する手段166,188,2
    10とを有する注入形レーザにおいて、 前記基体内にチヤンネル162,184,20
    4が設けられ、このチヤンネルの形状はその長さ
    方向に沿つた少なくとも一点にオフセツト形状1
    64,206を含み、このオフセツト形状が、ポ
    ンピング電流に対するパワー出力特性が広い動作
    電流範囲にわたつて線形となるように光ビームを
    安定化するのに十分であり、かつ前記電流閉じ込
    め手段が上記チヤンネルの長さ方向に沿つて比較
    的一様なポンピング動作が得られるように前記チ
    ヤンネルのオフセツト形状と整合したオフセツト
    形状をもつことを特徴とする注入形レーザ。
JP8435179A 1978-07-03 1979-07-03 Injection laser Granted JPS5511400A (en)

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JPS5511400A JPS5511400A (en) 1980-01-26
JPH036676B2 true JPH036676B2 (ja) 1991-01-30

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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7900668A (nl) * 1978-11-08 1980-05-12 Philips Nv Inrichting voor het opwekken of versterken van coheren- te electromagnetische straling, en werkwijze voor het vervaardigen van de inrichting.
US4369513A (en) * 1979-11-09 1983-01-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device
US4349905A (en) * 1980-07-22 1982-09-14 Hewlett-Packard Company Tapered stripe semiconductor laser
JPS57130490A (en) * 1981-02-06 1982-08-12 Hitachi Ltd Semiconductor laser device
US4520485A (en) * 1981-03-17 1985-05-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device
GB2139422B (en) * 1983-03-24 1987-06-03 Hitachi Ltd Semiconductor laser and method of fabricating the same
JPS6236567U (ja) * 1985-08-20 1987-03-04
US4824747A (en) * 1985-10-21 1989-04-25 General Electric Company Method of forming a variable width channel
US4845014A (en) * 1985-10-21 1989-07-04 Rca Corporation Method of forming a channel
US4837775A (en) * 1985-10-21 1989-06-06 General Electric Company Electro-optic device having a laterally varying region
JPS62144378A (ja) * 1985-12-18 1987-06-27 Sony Corp 分布帰還覆半導体レ−ザ−
GB2195822B (en) * 1986-09-30 1990-01-24 Stc Plc Injection lasers
US4791648A (en) * 1987-02-04 1988-12-13 Amoco Corporation Laser having a substantially planar waveguide
JPS63258090A (ja) * 1987-04-15 1988-10-25 Sharp Corp 半導体レ−ザ装置
US4793679A (en) * 1987-04-20 1988-12-27 General Electric Company Optical coupling system
US4821277A (en) * 1987-04-20 1989-04-11 General Electric Company Super-luminescent diode
US4789881A (en) * 1987-04-20 1988-12-06 General Electric Company Low coherence optical system having reflective means
US4821276A (en) * 1987-04-20 1989-04-11 General Electric Company Super-luminescent diode
US4942585A (en) * 1987-12-22 1990-07-17 Ortel Corporation High power semiconductor laser
US4856017A (en) * 1987-12-22 1989-08-08 Ortel Corporation Single frequency high power semiconductor laser
US4868839A (en) * 1988-03-14 1989-09-19 Trw Inc. Semiconductor laser array with nonplanar diffraction region
US4958355A (en) * 1989-03-29 1990-09-18 Rca Inc. High performance angled stripe superluminescent diode
US5555544A (en) * 1992-01-31 1996-09-10 Massachusetts Institute Of Technology Tapered semiconductor laser oscillator
US5537432A (en) * 1993-01-07 1996-07-16 Sdl, Inc. Wavelength-stabilized, high power semiconductor laser
US5499261A (en) * 1993-01-07 1996-03-12 Sdl, Inc. Light emitting optical device with on-chip external cavity reflector
US5392308A (en) * 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US5802084A (en) * 1994-11-14 1998-09-01 The Regents Of The University Of California Generation of high power optical pulses using flared mode-locked semiconductor lasers and optical amplifiers
US5809053A (en) * 1995-07-05 1998-09-15 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device and optical printing apparatus using the same
JP3314616B2 (ja) * 1995-10-05 2002-08-12 株式会社デンソー 大出力用半導体レーザ素子
GB2317744B (en) * 1996-09-27 2001-11-21 Marconi Gec Ltd Improvements in and relating to lasers
KR20020081237A (ko) 1999-12-27 2002-10-26 코닝 오.티.아이. 에스피에이 발산영역을 가진 반도체 레이저 엘리먼트
US6542529B1 (en) 2000-02-01 2003-04-01 Jds Uniphase Corporation Folded cavity, broad area laser source
US6816531B1 (en) 2000-03-03 2004-11-09 Jds Uniphase Corporation High-power, kink-free, single mode laser diodes
US6567446B1 (en) * 2000-08-16 2003-05-20 Agere Systems Inc Optical device with increased spectral width
US20030219053A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Index guided laser structure
JP2004214226A (ja) * 2002-12-26 2004-07-29 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP2006049650A (ja) 2004-08-05 2006-02-16 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ
JP2006086228A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Hamamatsu Photonics Kk 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ
JP2007251064A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 半導体レーザー装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51100687A (ja) * 1975-03-03 1976-09-06 Nippon Electric Co Nijuheterosetsugoreeza
JPS51135483A (en) * 1975-05-20 1976-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device
JPS535984A (en) * 1976-07-02 1978-01-19 Philips Nv Injection laser
JPS5390890A (en) * 1977-01-21 1978-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor laser device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51100687A (ja) * 1975-03-03 1976-09-06 Nippon Electric Co Nijuheterosetsugoreeza
JPS51135483A (en) * 1975-05-20 1976-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser device
JPS535984A (en) * 1976-07-02 1978-01-19 Philips Nv Injection laser
JPS5390890A (en) * 1977-01-21 1978-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor laser device

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Publication number Publication date
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EP0006723A3 (en) 1980-01-23
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EP0006723B1 (en) 1986-01-08
DE2967561D1 (en) 1986-02-20
EP0006723A2 (en) 1980-01-09
CA1134486A (en) 1982-10-26

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