JPH05335687A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH05335687A JPH05335687A JP16698892A JP16698892A JPH05335687A JP H05335687 A JPH05335687 A JP H05335687A JP 16698892 A JP16698892 A JP 16698892A JP 16698892 A JP16698892 A JP 16698892A JP H05335687 A JPH05335687 A JP H05335687A
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Abstract
光ファイバとの結合効率を高めることができる量子井戸
構造の半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 InP基板1のほぼ中央部分に量子井戸層7
を形成し、その左右両側に狭窄層8を形成する。量子井
戸層7はN型クラッド層2と光閉じ込め層23と活性層24
と光閉じ込め層25とP型クラッド層6との積層構造によ
って構成し、活性層24と光閉じ込め層23,25の厚みの総
和を2000Å以下にして、光閉じ込め係数を小さくし、活
性層24内に閉じ込められて活性化した光をクラッド層
2,6側にしみ出すしみ出し量を大きくして活性層24お
よびしみ出し部分から放出する垂直方向のビームの広が
り角を小さくしてほぼ真円に近いパターンモードのビー
ムを出力させる。
Description
導体レーザ素子に関するものである。
ーザ素子が従来から広く使用されており、この種の典型
的な埋め込み型導波路を有する量子井戸半導体レーザ素
子の構造が図4に示されている。
部分に量子井戸層7が形成され、この量子井戸層7の左
右両側に狭窄層8が形成されている。前記量子井戸層7
はN型クラッド層2の上側に光閉じ込め層(GRIN−
SCH領域)3と活性層4と光閉じ込め層5とInPか
らなるP型クラッド層6を順に積層形成したものからな
り、光閉じ込め層3,5は4種類の異なる組成のGaI
nAsPの層、すなわち、バンドギャップ波長λgが1.
05,1.10,1.20および1.30μmであって厚みがそれぞれ
300 Åの4種類のGaInAsPを積層して屈折率を階
段状に変化させ、活性層4内の光を上下両側から閉じ込
める機能を有している。
μmであって厚みが65ÅのGaInAsPからなるウェ
ル層と、バンドギャップ波長λgが1.30μmであって厚
みが80ÅのGaInAsPからなるバリヤ層とによるウ
ェル数5のMQW活性層で構成されている。
製するときには、InP基板1の上側の全面に亙ってN
型クラッド層2と光閉じ込め層3と活性層4と光閉じ込
め層5とP型クラッド層6を積層形成し、然る後に、量
子井戸の幅Lを約2μm残してメサ・ストライプ形状に
なるようにその左右両側をエッチングで除去し、この除
去した部分に、P型InP層9とN型InP層10を再成
長することによって埋め込んで狭窄層8となし、これら
活性層4と狭窄層8を形成した上側にInPからなるP
型クラッド層11を成長形成し、然る後に、下面側にN側
電極12を、上面側にP側電極13を形成することによって
作製される。
には、P側電極13にプラス側の電源電圧を印加し、N側
電極12に電源電圧のマイナス側を接続する。P側電極13
からN側電極12に流れる電流は狭窄層8には流れないの
で、量子井戸層7に集中して流れることとなり、これに
より、活性層4が励起され、この活性層4の励起によっ
て活性層4の一方側の端面から光源光が発せられる(通
常、活性層4の両端側に反射率の異なる反射膜が形成さ
れ、活性層4内で励起された光のパワーが反射率の小さ
い方のしきい値を越えたときにその端面側から光源光が
発せられる)。
の半導体レーザ素子を作製する場合、活性層4の断面形
状が長方形状になるのを避けることができず、このた
め、活性層4から発せられる垂直な方向のビームの広が
り角は活性層4の水平方向(平行な方向)のビームの広
がり角よりも大きくなる。例えば、前記従来例の半導体
レーザでは活性層4の垂直方向のビームの広がり角は36
°となり、活性層4の水平方向のビームの広がり角は25
°程度となり、垂直方向のビームの広がり角が大きくな
るので、活性層4から発せられるビームの断面形状が楕
円形となり、半導体レーザ素子から円形コアの光ファイ
バへ光を導入するとき、その光の結合効率が悪くなると
いう問題があった。
なされたものであり、その目的は、活性層から発するビ
ームの広がりパターンをほぼ円形状にして光ファイバへ
の結合効率を高めることができる半導体レーザ素子を提
供することにある。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、InP基板上に単数あるいは複数のGa1-X I
nAs1-Y Py層を井戸層とする量子井戸を活性層に含
む半導体レーザ素子において、前記井戸層は活性層と、
この活性層を上下両側からサンドイッチ状に挟む光閉じ
込め層を有し、この活性層と上下の光閉じ込め層の厚さ
の総和を2000Å以下にしたことを特徴として構成されて
いる。
の光閉じ込め層との厚さの総和を2000Å以下に薄くした
ことで、光閉じ込め係数が小さくなり、活性層内で励起
される光のエネルギは活性層から光閉じ込め層の外側の
クラッド層側に滲み出す。この滲み出し量は量子井戸の
幅の中間部分で最大になる結果、このクラッド層側に滲
み出した領域を加味した光放射面は円形に近くなり、こ
れにより、放射される光の垂直方向と水平方向のビーム
の広がり角はほぼ等しくなり、円形に近いモードパター
ンのビームが光源光として出力される。
する。なお、従来例と同一の部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図1には本発明に係る半導体
レーザ素子の一実施例が示されている。この実施例の半
導体レーザ素子も従来例と同様に量子井戸構造を呈し
て、量子井戸層7と狭窄層8を有している。そして、こ
れら、InP基板1上に形成される各層はMO−CVD
(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition )による
気相成長等を利用して形成されている。この実施例にお
ける量子井戸層7は従来例と同様にInP基板1上にN
型クラッド層2と光閉じ込め層23と活性層24と光閉じ込
め層25とP型クラッド層6を積層して形成されてなる
が、本実施例が従来例と異なる特徴的なことは、光閉じ
込め層23,25と活性層24の厚みの総和を2000Å以下にし
たことにあり、それ以外の構成は前記従来例と同様であ
る。
λgが1.20μmと1.30μmであって層厚が共に200 Åの
異なる2種類のGaInAsPにより構成されており、
また、光閉じ込め層25も同一の構成となっている。活性
層24は従来例と同様に、バンドギャップ波長λgが1.55
μmで層厚が65ÅのGaInAsPのウェル層と、バン
ドギャップ波長が1.30μmで層厚が80ÅのGaInAs
Pのバリヤ層からなり、そのウェル数は5である。この
実施例では、光閉じ込め層23の層厚が400 Å、活性層24
の層厚が645 Å、光閉じ込め層25の層厚が400 Åとした
ことで、光閉じ込め層23と活性層24と光閉じ込め層25の
厚みの総和は1445Åとなり、従来例の3045Åに比べ薄型
となっている。
き、電極12,13間に流れる電流は量子井戸層7に集中し
て活性層24内に閉じ込められる光を励起し、活性層24内
の光エネルギを高めるが、このとき、光閉じ込め層23,
25の層厚を薄くしたことで、光閉じ込め係数が小さくな
り、この結果、活性層25内に閉じ込められて活性化され
た光のクラッド層2,6へのしみ出しが大きくなる。こ
のクラッド層2,6への光のしみ出しは、量子井戸の幅
Lの中央部がいちばん大きく、両端側に向かうにつれ、
徐々にしみ出し量が小さくなるので、活性層24とクラッ
ド層2,6のしみ出し部分を併せた光放射の断面形状は
ほぼ円に近い形状となり、これにより、活性層24および
光のしみ出し部分から発せられるビームの広がり角は垂
直方向と水平方向でほぼ同一の角度となり、ほぼ円形モ
ードパターンの光となって出力されることとなる。
作製し、その放射されるビームの広がり角度を測定した
ところ、図2の測定結果を得た。これによれば、50mW
の放射パワーの時の垂直方向の広がり角は25.0°(同図
の(a))であり、水平方向の広がり角度は25.4°(同
図の(b))であり、ほぼ真円に近い放射ビームパター
ンを作り出すことができた。
−HRコーティングして共振器長1mmとしたレーザダイ
オードに光ファイバを結合してモジュール化した装置の
出力特性を示したものである。これによれば、駆動電流
1Aのときに、光ファイバの端光出力として128 mWが
得られており、このときの半導体レーザ素子と光ファイ
バの結合効率は70%であった。従来例の半導体レーザ素
子と光ファイバの結合効率を同様に調べたところ、その
結合効率は50%程度であり、従来例に場合に比べ、本実
施例は約20%も結合効率を向上させることができた。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では光閉じ込め層23,25と活性層24の総和の厚み
を1445Åにしたが、この総和の厚みは2000Å以下であれ
ばよい。本発明者は光閉じ込め層23,25と活性層24の厚
みの総和と、クラッド層への光の滲み出しによる出射ビ
ームの広がり角との関係を実験によって調べたところ、
前記総和の厚みが2000Åを越えた場合には光滲み出し量
はほとんどなくなってビームの出射パターンはほぼ楕円
形状となり、光ファイバとの結合効率の特性改善が得ら
れなかったが、総和の厚みが2000Åを境界として、それ
以下になるにつれ、光の滲み出しが次第に大きくなり、
出射ビームパターンの形状が楕円形から円形に近くな
り、光ファイバへの結合効率を向上できることを確認で
きた。
来例と同様の厚みにし、光閉じ込め層23,25の厚みを薄
くすることで、活性層24と光閉じ込め層23,25の総和の
厚みを薄くしたが、もちろん、光閉じ込め層23,25と共
に、活性層24の厚みを薄くしてもよい。
層の上下両側の光閉じ込め層との厚みの総和を2000Å以
下にしたものであるから、この総和が薄型となって、光
閉じ込め係数が小さくなり、活性層内に閉じ込められて
活性化された光のクラッド層へのしみ出し量が多くな
る。これにより、半導体レーザ素子から出射するビーム
の垂直方向の広がり角を小さくして、垂直方向と水平方
向の広がり角をほぼ同じくして円形モードパターンのビ
ームとして出力することができるので、光ファイバに対
する結合効率を格段に高めることができる。
面構成図である。
のグラフである。
ュールにおける出力特性グラフである。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 InP基板上に単数あるいは複数のGa
1-X InAs1-Y Py層を井戸層とする量子井戸を活性
層に含む半導体レーザ素子において、前記井戸層は活性
層と、この活性層を上下両側からサンドイッチ状に挟む
光閉じ込め層を有し、この活性層と上下の光閉じ込め層
の厚さの総和を2000Å以下にしたことを特徴とする半導
体レーザ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16698892A JP3234282B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16698892A JP3234282B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 半導体レーザ素子 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001106894A Division JP3408247B2 (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05335687A true JPH05335687A (ja) | 1993-12-17 |
JP3234282B2 JP3234282B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=15841320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16698892A Expired - Lifetime JP3234282B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3234282B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010124989A1 (de) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender halbleiterlaser |
JP2011018713A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP16698892A patent/JP3234282B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010124989A1 (de) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender halbleiterlaser |
CN102414944A (zh) * | 2009-04-30 | 2012-04-11 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 边发射的半导体激光器 |
US8331411B2 (en) | 2009-04-30 | 2012-12-11 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Edge-emitting semiconductor laser |
JP2011018713A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
Also Published As
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---|---|
JP3234282B2 (ja) | 2001-12-04 |
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