JPH04116878A - ヒータ付半導体レーザ素子 - Google Patents
ヒータ付半導体レーザ素子Info
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- JPH04116878A JPH04116878A JP23578890A JP23578890A JPH04116878A JP H04116878 A JPH04116878 A JP H04116878A JP 23578890 A JP23578890 A JP 23578890A JP 23578890 A JP23578890 A JP 23578890A JP H04116878 A JPH04116878 A JP H04116878A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 28
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
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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〕
本発明は、半導体レーザ素子に係り、詳しくは半導体レ
ーザ素子に該半導体レーザ素子に加わる変調信号と逆位
相の信号電流が与えられる電気ヒータを取りつけ、温度
制御を可能としたヒータ付〔従来の技術〕 ＩｎＧａＡｓＰ系あるいはＧａＡｌＡｓ系の半導体化合
物をエピタキシャル成長技術等により積層した半導体レ
ーザは、直接変調が可能な小型レーザ素子としてビデオ
ディスク、コンパクトディスクあるいはレーザプリンタ
等に広く用いられている。
ーザ素子に該半導体レーザ素子に加わる変調信号と逆位
相の信号電流が与えられる電気ヒータを取りつけ、温度
制御を可能としたヒータ付〔従来の技術〕 ＩｎＧａＡｓＰ系あるいはＧａＡｌＡｓ系の半導体化合
物をエピタキシャル成長技術等により積層した半導体レ
ーザは、直接変調が可能な小型レーザ素子としてビデオ
ディスク、コンパクトディスクあるいはレーザプリンタ
等に広く用いられている。
このような半導体レーザの発振波長λは、活性領域を構
成する半導体材料の禁制帯幅Ｅｇによって定まり、λ＃
１．２４／Ｅｇで表される。例えば、ＧａＡｓの場合は
Ｅｇ＝１．４５ｅＶなので発振波長は約８６０ｎｍとな
る。この発振波長λは活性領域中の不純物濃度に依存し
、例えばアルミニューム（ＡＩ）をドープして禁制帯幅
Ｅｇを広くすると発振波長λは短くなり、Ｇａｏ、 ａ
ａＡＩｏ、 ｌｂ＾Ｓの場合、発振波長λは約７６０ｎ
１１１となる。
成する半導体材料の禁制帯幅Ｅｇによって定まり、λ＃
１．２４／Ｅｇで表される。例えば、ＧａＡｓの場合は
Ｅｇ＝１．４５ｅＶなので発振波長は約８６０ｎｍとな
る。この発振波長λは活性領域中の不純物濃度に依存し
、例えばアルミニューム（ＡＩ）をドープして禁制帯幅
Ｅｇを広くすると発振波長λは短くなり、Ｇａｏ、 ａ
ａＡＩｏ、 ｌｂ＾Ｓの場合、発振波長λは約７６０ｎ
１１１となる。
なお、半導体レーザの発振モードとしては、光共振器の
定在波共振モードに相当するものがあるが、利得を持つ
範囲が限られるので半導体レーザの発振モードとしであ
る波長を中心にしてとびとびにいくつかの波長で発振す
ることになる。
定在波共振モードに相当するものがあるが、利得を持つ
範囲が限られるので半導体レーザの発振モードとしであ
る波長を中心にしてとびとびにいくつかの波長で発振す
ることになる。
また、半導体レーザ素子は変調駆動電流により温度上昇
するが、半導体の禁制帯幅Ｅｇは温度に影響され、例え
ば、温度が上昇すると禁制帯幅Ｅｇが狭（なり半導体レ
ーザの発振波長λは若干長くなる。この発振波長λの長
くなる過程で、発振波長は前述の他の発振モードにモー
ドホッピングして発振波長ずれが生じる。
するが、半導体の禁制帯幅Ｅｇは温度に影響され、例え
ば、温度が上昇すると禁制帯幅Ｅｇが狭（なり半導体レ
ーザの発振波長λは若干長くなる。この発振波長λの長
くなる過程で、発振波長は前述の他の発振モードにモー
ドホッピングして発振波長ずれが生じる。
このような波長ずれが生じると、レーザプリンタ等のレ
ーザ走査光学系の場合、走査レンズの色収差のためシフ
ターを生じたりあるいはビーム径の変動を生じて画像品
質を著しく低下させる。また、光ピンクアンプ光学系の
場合、アクチュエータのフォーカシング制御が波長変動
のため外れデータの記録・再生が困難となる。この場合
、半導体レーザ素子を選別して、使用温度でモードホッ
ピングのない半導体レーザ素子を用いたとしても、機内
温度上昇やモードホッピングの温度特性の経時変化等が
あるために、モードホッピングを防くことは困難である
。そこで、一般には発振波長の変動に対応して、走査レ
ンズに多数のレンズを組み合わせた色消しレンズを用い
たり、半導体レーザ素子にペルチェ冷却素子等を取りつ
けて冷却・加熱したりして温度を一定に保つようにして
いる。
ーザ走査光学系の場合、走査レンズの色収差のためシフ
ターを生じたりあるいはビーム径の変動を生じて画像品
質を著しく低下させる。また、光ピンクアンプ光学系の
場合、アクチュエータのフォーカシング制御が波長変動
のため外れデータの記録・再生が困難となる。この場合
、半導体レーザ素子を選別して、使用温度でモードホッ
ピングのない半導体レーザ素子を用いたとしても、機内
温度上昇やモードホッピングの温度特性の経時変化等が
あるために、モードホッピングを防くことは困難である
。そこで、一般には発振波長の変動に対応して、走査レ
ンズに多数のレンズを組み合わせた色消しレンズを用い
たり、半導体レーザ素子にペルチェ冷却素子等を取りつ
けて冷却・加熱したりして温度を一定に保つようにして
いる。
しかしながら、発振波長ずれに対処するために用いる色
消しレンズは、波長により屈折率の異なる多数のレンズ
を組み合わせる必要があるため高価であり、また、ペル
チェ冷却素子により温度制御する方法は装置が大きく複
雑となり製造コスト上難がある。
消しレンズは、波長により屈折率の異なる多数のレンズ
を組み合わせる必要があるため高価であり、また、ペル
チェ冷却素子により温度制御する方法は装置が大きく複
雑となり製造コスト上難がある。
そこで、本発明は、発振波長ずれを抑えるための温度制
御の行える安価なヒータ付半導体レーザ素子の提供を目
的とする。
御の行える安価なヒータ付半導体レーザ素子の提供を目
的とする。
本発明は、多層膜で構成される半導体レーザ素子におい
て、前記半導体レーザ素子に該半導体レーザ素子に加わ
る変調信号と逆位相の信号電流が与えられる電気ヒータ
を取りつけたことを特徴とする。
て、前記半導体レーザ素子に該半導体レーザ素子に加わ
る変調信号と逆位相の信号電流が与えられる電気ヒータ
を取りつけたことを特徴とする。
また、本発明は、前記ヒータを半導体レーザ素子の多層
膜中に設けたことを特徴としている。
膜中に設けたことを特徴としている。
上述構成に基づき、半導体レーザ素子に変調信号が加え
られている時にはヒータには信号電圧が加えられず、半
導体レーザ素子自体に流れる電流によって半導体レーザ
素子は加熱され、一方半導体レーザ素子に変調信号が加
えられていない時にはヒータに信号電圧が加わりヒータ
が加熱されて半導体レーザ素子は常時一定の温度に保た
れる。
られている時にはヒータには信号電圧が加えられず、半
導体レーザ素子自体に流れる電流によって半導体レーザ
素子は加熱され、一方半導体レーザ素子に変調信号が加
えられていない時にはヒータに信号電圧が加わりヒータ
が加熱されて半導体レーザ素子は常時一定の温度に保た
れる。
このため、半導体レーザ素子の発振波長も一定となり波
長ずれが生じない。
長ずれが生じない。
また、前記ヒータを半導体レーザ素子の多層膜中に設け
るようにしたので、量産性を確保することが可能となる
。
るようにしたので、量産性を確保することが可能となる
。
以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。
。
本発明の実施例であるヒータ付半導体レーザ素子１は、
第１図に示すように、ｎ −ＧａＡｓからなる基板結晶
５上に下から順にｎ−ＧａＡｌＡｓからなるクラッド層
４、ｐ−ＧａＡｓからなる活性層２及びｐ−ＧａＡｌＡ
ｓからなるクランド層３が設けられており、活性層２が
禁制帯幅の広いクラッド層３，４によって挟まれた状態
になっている。また、基板結晶５の下面には該基板結晶
５と同形状の電極６が、クラッド層３の上にはストライ
プ状の電極７が取りつけられており、該ストライプ状の
電極７の両側には一定の抵抗を有する電気ヒータ８，８
が前記クラッド層３の上に絶縁された状態で取りつけら
れている。
第１図に示すように、ｎ −ＧａＡｓからなる基板結晶
５上に下から順にｎ−ＧａＡｌＡｓからなるクラッド層
４、ｐ−ＧａＡｓからなる活性層２及びｐ−ＧａＡｌＡ
ｓからなるクランド層３が設けられており、活性層２が
禁制帯幅の広いクラッド層３，４によって挟まれた状態
になっている。また、基板結晶５の下面には該基板結晶
５と同形状の電極６が、クラッド層３の上にはストライ
プ状の電極７が取りつけられており、該ストライプ状の
電極７の両側には一定の抵抗を有する電気ヒータ８，８
が前記クラッド層３の上に絶縁された状態で取りつけら
れている。
また、電極６とストライプ状の電極７との間には発光信
号源Ｖ１が接続されており、半導体レーザ素子１に変調
信号を入力する。また電極７の両側にあるヒータ８，８
の両端には該発光信号源■の変調信号波形と逆位相の信
号波形を発生する信号源■２が接続されている。
号源Ｖ１が接続されており、半導体レーザ素子１に変調
信号を入力する。また電極７の両側にあるヒータ８，８
の両端には該発光信号源■の変調信号波形と逆位相の信
号波形を発生する信号源■２が接続されている。
そして、発光信号源Ｖ１から、例えば第２図（ａ）に示
すような方形状のパルス信号が電極６，７間に加えられ
て、電流値が半導体レーザ素子１のしきい電流値を超え
る値となると活性層２の臂開面にある発光点９から信号
波形に応じたレーザ光が発光する。なお、符号１０は該
半導体レーザ素子１の遠視野像を表したものである。
すような方形状のパルス信号が電極６，７間に加えられ
て、電流値が半導体レーザ素子１のしきい電流値を超え
る値となると活性層２の臂開面にある発光点９から信号
波形に応じたレーザ光が発光する。なお、符号１０は該
半導体レーザ素子１の遠視野像を表したものである。
ところで、半導体レーザ特性の温度依存性は非常に大き
く、温度変化はしきい電流密度や発振周波数（発振波長
）に影響を与えている。本実施例における半導体レーザ
素子１においても、前記のように電極６，７間に発光信
号源■、により半導体レーザ素子１０点灯信号が印加さ
れると信号電流が流れ、該電流によって半導体レーザ素
子１は発熱する。この発熱によって、活性層２のｎ−Ｇ
ａＡｓの禁制帯幅Ｅｇが狭くなり、前述したように、λ
−１，２４／Ｅｇの関係から、半導体レーザ素子１から
発光する発振波長λは徐々に長（なる。そして、ある値
までくると発振波長）は隣の長波長側の発振モードへと
モードホッピングをして急に波長が長くなる。
く、温度変化はしきい電流密度や発振周波数（発振波長
）に影響を与えている。本実施例における半導体レーザ
素子１においても、前記のように電極６，７間に発光信
号源■、により半導体レーザ素子１０点灯信号が印加さ
れると信号電流が流れ、該電流によって半導体レーザ素
子１は発熱する。この発熱によって、活性層２のｎ−Ｇ
ａＡｓの禁制帯幅Ｅｇが狭くなり、前述したように、λ
−１，２４／Ｅｇの関係から、半導体レーザ素子１から
発光する発振波長λは徐々に長（なる。そして、ある値
までくると発振波長）は隣の長波長側の発振モードへと
モードホッピングをして急に波長が長くなる。
また、逆に発光信号源■１からの点灯信号が少なくなる
と流れる電流も少なくなるため温度が下がり、発振波長
λは徐々に短くなっていき、ある値になると隣の短波長
側の発振モードにモードホッピングして急に波長が短く
なる。
と流れる電流も少なくなるため温度が下がり、発振波長
λは徐々に短くなっていき、ある値になると隣の短波長
側の発振モードにモードホッピングして急に波長が短く
なる。
そこで、例えば、半導体レーザ素子１に第２図ｔａ）に
示すような点灯信号が印加されているとすると、該半導
体レーザ素子１の上部に設けられた左右のヒータ８，８
には第２山）に示すように前記点灯信号波形とは逆位相
の信号を加える。また、この場合に、半導体レーザ素子
１が点灯しているときに発生する熱エネルギーと、二個
のヒータ８゜８が発熱している時の熱エネルギーとは略
等しい値になるようにヒータ８，８の抵抗値およびヒー
タ８，８への入力信号値を設定する。
示すような点灯信号が印加されているとすると、該半導
体レーザ素子１の上部に設けられた左右のヒータ８，８
には第２山）に示すように前記点灯信号波形とは逆位相
の信号を加える。また、この場合に、半導体レーザ素子
１が点灯しているときに発生する熱エネルギーと、二個
のヒータ８゜８が発熱している時の熱エネルギーとは略
等しい値になるようにヒータ８，８の抵抗値およびヒー
タ８，８への入力信号値を設定する。
なお、逆位相の信号を作る回路は、第３図に示すように
、半導体レーザ素子１を点灯するための基の信号ｖ０を
一方はそのまま増幅器３１で増幅して発光信号源ＶＩと
して、他方はインバータ３２を介して位相を反転させ後
増幅器３３で増幅してヒータ８への信号源Ｖ２としてい
る。
、半導体レーザ素子１を点灯するための基の信号ｖ０を
一方はそのまま増幅器３１で増幅して発光信号源ＶＩと
して、他方はインバータ３２を介して位相を反転させ後
増幅器３３で増幅してヒータ８への信号源Ｖ２としてい
る。
これにより、半導体レーザ素子１は点灯時には自己発熱
して、消灯時にはヒータ８，８により加熱されて常に一
定の温度となり、このため一定の発振波長λのレーザ発
光を得ることができる。なお、半導体レーザ素子１の近
傍に外部温度センサをとりつけておき発光信号源■１か
らの発光信号の状況に応じてヒータ８，８に加える信号
電圧を制御するようにして半導体レーザ素子１の温度を
可変制御できるようにしてもよい。
して、消灯時にはヒータ８，８により加熱されて常に一
定の温度となり、このため一定の発振波長λのレーザ発
光を得ることができる。なお、半導体レーザ素子１の近
傍に外部温度センサをとりつけておき発光信号源■１か
らの発光信号の状況に応じてヒータ８，８に加える信号
電圧を制御するようにして半導体レーザ素子１の温度を
可変制御できるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザ素
子に該半導体レーザ素子に加わる変調信号と逆位相の信
号電流が与えられる電気ヒータを取りつけたので、半導
体レーザ素子の変調駆動中は温度が常に一定となるため
発振波長ずれを考慮する必要がないので、レーザ走査光
学系においても走査レンズに高価な色消しレンズを用い
る必要がなくなる。また、光ピツクアップ光学系に用い
てもアクチュエータのフォーカシング制御が外れるよう
な恐れがなくなる。
子に該半導体レーザ素子に加わる変調信号と逆位相の信
号電流が与えられる電気ヒータを取りつけたので、半導
体レーザ素子の変調駆動中は温度が常に一定となるため
発振波長ずれを考慮する必要がないので、レーザ走査光
学系においても走査レンズに高価な色消しレンズを用い
る必要がなくなる。また、光ピツクアップ光学系に用い
てもアクチュエータのフォーカシング制御が外れるよう
な恐れがなくなる。
また、本発明は、前記ヒータを半導体レーザ素子の多層
膜中に設けるようにしたので量産性に優れ発振波長の安
定した半導体レーザを安価に捉供することができる。
膜中に設けるようにしたので量産性に優れ発振波長の安
定した半導体レーザを安価に捉供することができる。
第１図は本発明の実施例であるヒータ付半導体レーザ素
子の斜視図、 第２図（ａｌはヒータ付半導体レーザ素子の変調信号波
形図、 第２図（ｂｌはヒータへの入力信号波形図、第３図は逆
位相信号を発生させる回路図である。 ■・・・ヒータ半導体レーザ素子、８・・・ヒータ、Ｖ
ｌ・・・発光信号源、■２・・・信号源。 第 図
子の斜視図、 第２図（ａｌはヒータ付半導体レーザ素子の変調信号波
形図、 第２図（ｂｌはヒータへの入力信号波形図、第３図は逆
位相信号を発生させる回路図である。 ■・・・ヒータ半導体レーザ素子、８・・・ヒータ、Ｖ
ｌ・・・発光信号源、■２・・・信号源。 第 図
Claims (2)
- （１）多層膜で構成される半導体レーザ素子において、
前記半導体レーザ素子に該半導体レーザ素子に加わる変
調信号と逆位相の信号電流が与えられる電気ヒータを取
りつけたことを特徴とするヒータ付半導体レーザ素子。 - （２）前記ヒータを半導体レーザ素子の多層膜中に設け
たことを特徴とする請求項１記載のヒータ付半導体レー
ザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23578890A JPH04116878A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | ヒータ付半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23578890A JPH04116878A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | ヒータ付半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116878A true JPH04116878A (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=16991265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23578890A Pending JPH04116878A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | ヒータ付半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04116878A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994010728A1 (de) * | 1992-10-24 | 1994-05-11 | Ok Kyung Cho | Modifizierte halb leiterlaserdiode mit integriertem temperaturregelungsteil |
| EP0578883B1 (en) * | 1991-06-27 | 1997-02-05 | Xerox Corporation | Diode Lasers |
| WO2011013535A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 株式会社Ｑｄレーザ | レーザシステム |
| JP2012503308A (ja) * | 2008-09-17 | 2012-02-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 波長制御半導体レーザデバイス |
| JP2018511938A (ja) * | 2015-03-06 | 2018-04-26 | アップル インコーポレイテッド | 半導体レーザの発振波長及び出力パワーの独立制御 |
| US11437779B2 (en) | 2015-04-30 | 2022-09-06 | Apple Inc. | Vernier effect DBR lasers incorporating integrated tuning elements |
| US11552454B1 (en) | 2017-09-28 | 2023-01-10 | Apple Inc. | Integrated laser source |
| US11777279B2 (en) | 2017-09-28 | 2023-10-03 | Apple Inc. | Laser architectures using quantum well intermixing techniques |
| US11923654B2 (en) | 2018-12-14 | 2024-03-05 | Apple Inc. | Laser integration techniques |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58152201A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フアブリペロ型光学変調器 |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP23578890A patent/JPH04116878A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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