JPH0551196B2 - - Google Patents

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JPH0551196B2
JPH0551196B2 JP61012661A JP1266186A JPH0551196B2 JP H0551196 B2 JPH0551196 B2 JP H0551196B2 JP 61012661 A JP61012661 A JP 61012661A JP 1266186 A JP1266186 A JP 1266186A JP H0551196 B2 JPH0551196 B2 JP H0551196B2
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JP
Japan
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active layer
face
semiconductor laser
layer
present
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JP61012661A
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Japanese (ja)
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JPS62171180A (en
Inventor
Mutsuro Ogura
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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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においてその発振モード
を安定化させ、出射レーザ光の波形を改善するた
めの改良に関し、特に高出力半導体レーザに有効
な改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to improvements for stabilizing the oscillation mode of a semiconductor laser and improving the waveform of emitted laser light, and is particularly effective for high-power semiconductor lasers. Regarding.

<従来の技術> 一般に半導体レーザは、第7図にその基本的な
構成を示すように、屈折率naの活性層11と、
その上下を挟み、それぞれ屈折率ncが活性層の
上記屈折率naよりも小さい一対のクラツド層1
2,12から構成され、光共振器を形成する活性
層11の両端面13,13は、一般に劈開(へき
かい)により形成されている。
<Prior Art> In general, a semiconductor laser has an active layer 11 with a refractive index of na, as shown in FIG.
A pair of cladding layers 1 sandwiching the top and bottom, each having a refractive index nc smaller than the refractive index na of the active layer.
Both end surfaces 13, 13 of the active layer 11, which are composed of the active layer 2 and 12 and form an optical resonator, are generally formed by cleaving.

しかるに、こうした半導体レーザ10を高出力
化する場合、そのための一手法として、活性層1
1の厚味を増し、レーザ出射端面13,13の面
積を増大させる手法がある。
However, when increasing the output of such a semiconductor laser 10, one method for achieving this is to increase the output of the active layer 1.
There is a method of increasing the thickness of the laser beam 1 and increasing the area of the laser emitting end faces 13, 13.

<発明が解決しようとする問題点> 確かに、上記のように出射端面13,13の面
積的な拡大によつてレーザ・ビーム出力の高出力
化を図ることは、最も簡単な手法の一つとして評
価することができる。
<Problems to be Solved by the Invention> It is true that increasing the laser beam output by expanding the area of the output end faces 13, 13 as described above is one of the simplest methods. It can be evaluated as

しかし一方、こうした手法によつた場合、出射
端面13,13を拡大するために当該厚くした活
性層11の中に高次の定在波の存在を許すように
なり、したがつて出射レーザの遠視野像が多峰的
になる欠点や、発振モードが不安定になる欠点が
生じてきた。
However, when such a method is used, high-order standing waves are allowed to exist in the thick active layer 11 in order to enlarge the emission end faces 13, 13, and therefore the emission laser beam is emitted from a far distance. The drawbacks have been that the visual field image becomes multimodal and that the oscillation mode becomes unstable.

すなわち、例えば従来からのダブル・ヘテロ接
合レーザ(DHレーザ)の場合、活性層11内の
光共振モードは、第7図中に併示のように、光共
振器ないし出射端面13に入射角θをもつて各入
射する二つの平面波W1,W2の重畳(ちようじ
よう)したものと考えることができる(本書では
“入射角”とは光波が入射する面と当該光波との
なす角度とを定義する)。
That is, for example, in the case of a conventional double heterojunction laser (DH laser), the optical resonance mode in the active layer 11 is incident on the optical resonator or the output end face 13 at an angle of incidence θ, as shown in FIG. can be thought of as the superposition of two incident plane waves W1 and W2 (in this book, "incident angle" is defined as the angle between the surface on which a light wave is incident and the light wave). do).

そのため、上記の高出力化の要請に従つて活性
層11の厚味を光の媒質内での波長(例えば0.3μ
m程度)に比し十分に厚く取ろうとすると、第7
図中にあつて出射端面13の右手に模式的に示し
てあるように、出射光の位相φは出射端面に沿う
x方向において正負に反転する形となる。
Therefore, in accordance with the above-mentioned request for higher output, the thickness of the active layer 11 is adjusted to the wavelength (for example, 0.3 μm) in the optical medium.
If you try to make it sufficiently thick compared to the 7th
As schematically shown on the right side of the output end face 13 in the figure, the phase φ of the output light is reversed in positive and negative directions in the x direction along the output end face.

そしてこの出射面からの光は、斜め方向に平面
波としての位相が揃うようになるため、第7図
中、最右端に模式的に示すように、その遠視野像
Irは多峰的なものになる。
Since the light from this exit surface becomes aligned in phase as a plane wave in an oblique direction, its far-field image is shown schematically at the rightmost end in Figure 7.
Ir becomes multimodal.

特に図示された二つの平面波W1,W2は、活
性層11とクラツド層12との間で全反射が起き
る臨界角(GaAs/Al0.3Ga0.7Asの界面では当該
界面からの傾きで約30゜)以下の範囲で定在波条
件を満たす場合に存在することが可能であるが、
活性層11が厚くなると多数の入射角で定在波条
件が満たされてしまうため、結局、高出力化のた
めに厚くする程、発振モードをより一層、不安定
とする結果を招いてしまう。
In particular, the two illustrated plane waves W1 and W2 have a critical angle at which total reflection occurs between the active layer 11 and the cladding layer 12 (at the GaAs/Al 0.3 Ga 0.7 As interface, the inclination from the interface is approximately 30°). It is possible to exist if the standing wave condition is satisfied in the following range,
When the active layer 11 becomes thicker, the standing wave condition is satisfied at a large number of incident angles, and as a result, the thicker the active layer 11 is made to achieve higher output, the more unstable the oscillation mode becomes.

本発明は、こうした従来の高出力レーザに特に
良く見られる欠点を除去するために成されたもの
で、基本的には活性層を厚くすることにより高出
力化を図つても、なおかつレーザ出射形状の改善
と発振モードの安定化が期待できるような構造の
半導体レーザを提供せんとするものである。
The present invention was made in order to eliminate the drawbacks that are particularly common in conventional high-output lasers. Basically, even if high output is achieved by thickening the active layer, the laser emission shape The present invention aims to provide a semiconductor laser with a structure that can be expected to improve the oscillation mode and stabilize the oscillation mode.

<問題点を解決するための手段> 既述したように、これまでに開発されてきた半
導体レーザは、大体においてその出射端面は劈開
により形成され、活性層11に対し垂直に切り立
つた面とされていた。そして、活性層内の光共振
モードは、一対の端面間で直接的な反射を繰返す
通常の(正規の)導波モードについてのみ着目し
ていた。しかし、そうであつたがために、大出力
化の要請に応えるべく活性層の厚味を厚くする
と、複数の定在数の重畳という問題が生じてきて
いたのである。
<Means for solving the problem> As mentioned above, in most of the semiconductor lasers that have been developed so far, the emission end face is formed by cleavage, and is a face that stands perpendicular to the active layer 11. was. As for the optical resonance mode within the active layer, attention has been paid only to the normal (regular) waveguide mode in which direct reflection is repeated between a pair of end faces. However, because of this, when the thickness of the active layer was increased in order to meet the demand for higher output, a problem occurred in which multiple standing numbers were superimposed.

そこで本発明では、これまでとは異なり、活性
層とクラツド層との界面に全反射を繰返しながら
伝播する平面波の方に着目し、これを選択して出
射レーザ光とすることにより、安定した発振モー
ドや単峰性の透視野像を得るべく、次のような構
成を提案する。
Therefore, in the present invention, unlike in the past, we focus on plane waves that propagate while repeating total reflection at the interface between the active layer and the cladding layer, and select this as the output laser beam to achieve stable oscillation. In order to obtain mode and unimodal perspective images, we propose the following configuration.

まず、一対のクラツド層により活性層を上下か
ら挟み、当該活性層の両端面を光共振器とした半
導体レーザにおいて、活性層の両端面の中、少な
くとも一方の端面を、活性層の長さ方向に沿う光
軸に対し垂直未満の角度で斜めに形成する。
First, in a semiconductor laser in which an active layer is sandwiched between a pair of clad layers from above and below, and both end faces of the active layer are used as optical resonators, at least one end face of the active layer is set in the longitudinal direction of the active layer. It is formed obliquely at an angle less than perpendicular to the optical axis along.

しかし、ただ単に少なくとも一方の端面を任意
角度で斜めに形成すれば良いというものではな
く、当該活性層内に存在し得る複数の平面波の
中、クラツド層との界面にて所定の入射角度で全
反射を繰返しながら伝播し、かつ上記の斜めの端
面に対し垂直に入射する平面波を選択的に共振さ
せ、当該斜めの端面に対して垂直で上記光軸に対
しては斜めの方向に当該共振レーザ光を出射させ
るように、上記端面の斜めの角度値を決定する。
However, it is not enough to simply form at least one end face obliquely at an arbitrary angle; among the multiple plane waves that may exist within the active layer, all plane waves are A plane wave that propagates through repeated reflections and is incident perpendicularly to the above-mentioned oblique end face is selectively resonated, and the resonant laser is perpendicular to the above-mentioned oblique end face and oblique to the above-mentioned optical axis. The oblique angle value of the end face is determined so as to emit light.

<作用及び効果> 以上のように構成された本発明の半導体レーザ
においては、活性層中に存在し得る複数の平面波
の中、クラツド層との界面にて所定の入射角度で
全反射を繰返しながら伝播し、かつ斜めに形成さ
れた活性層端面に対して垂直に入射する平面波の
みが共振を許され、他の平面波は例えばクラツド
層を介して吸収される。
<Operations and Effects> In the semiconductor laser of the present invention configured as described above, among the plurality of plane waves that may exist in the active layer, the waves are repeatedly reflected at a predetermined angle of incidence at the interface with the cladding layer. Only plane waves that propagate and are incident perpendicularly to the obliquely formed end face of the active layer are allowed to resonate, and other plane waves are absorbed, for example, through the cladding layer.

ちなみに、これまでのレーザにおいて対象とさ
れてきた通常の導波モード(正規の導波モード)
に対し、本発明で着目した導波モード、すなわち
活性層とクラツド層との界面に対し所定の入射角
で全反射を繰返しながら伝搬する導波モードは
「疑似導波モード」と呼ぶことができる。なお、
上記において端面に垂直とは、本発明の構成原理
に従うと認められる合理的な範囲内で若干垂直か
らずれら場合をも含む表現である。
By the way, the normal waveguide mode (regular waveguide mode) that has been targeted in conventional lasers
On the other hand, the waveguide mode focused on in the present invention, that is, the waveguide mode that propagates while repeating total reflection at a predetermined angle of incidence at the interface between the active layer and the cladding layer, can be called a "pseudo waveguide mode." . In addition,
In the above, the expression "perpendicular to the end surface" includes the case where the end surface is slightly deviated from perpendicular within a reasonable range that is recognized as following the construction principle of the present invention.

したがつて、活性層端面(出射端面)における
レーザ・ビームの位相は均一なものとなり、発振
モードも安定して遠視野像も単峰性のものとな
る。
Therefore, the phase of the laser beam at the end face of the active layer (output end face) becomes uniform, the oscillation mode becomes stable, and the far-field pattern becomes unimodal.

また従来のように、活性層に対し垂直に切り立
つた面を形成するためには、どうしても劈開によ
らなければならず、したがつて二次元集積化等が
極めて困難であつたのに比し、本発明のように疑
似導波モードに着目して意図的に斜めに活性層端
面に形成する場合には、加工精度が良い上に加工
部材に対して損傷を与えるおそれも少なく、かつ
また成形面を平滑にできる既存のウエツト・エツ
チング・プロセスをも使用することができるの
で、適当なる基板上に複数子を二次元集積するこ
とも容易となる。
Furthermore, in contrast to the conventional method, in which cleavage must be used to form a surface that stands perpendicular to the active layer, two-dimensional integration is extremely difficult. When the active layer is intentionally formed obliquely on the end face of the active layer, focusing on the pseudo waveguide mode as in the present invention, the processing accuracy is high, there is little risk of damaging the processed member, and the molded surface Existing wet etching processes can also be used to smooth the surface, thereby facilitating two-dimensional integration of multiple elements on a suitable substrate.

特に、本発明の半導体レーザは、出射レーザ・
ビームが斜め方向に指向されるので、こうした二
次元集積を図る場合にも、ある半導体レーザから
出射されたレーザ・ビームが隣接する他の半導体
レーザに物理的に遮られたりすることなく、隣接
の半導体レーザ間の距離を十分に縮めることがで
き、高集積化を果たすこともできる。
In particular, the semiconductor laser of the present invention has an emitting laser
Since the beam is directed in an oblique direction, even when achieving such two-dimensional integration, the laser beam emitted from one semiconductor laser will not be physically blocked by another adjacent semiconductor laser. The distance between semiconductor lasers can be sufficiently shortened, and high integration can be achieved.

<実施例> 第1図には本発明の原理図ないし本発明に即し
て構成された半導体レーザ10の基本的な一実施
例が示されている。なお、図中の符号について
は、既述した第7図に示される従来の半導体レー
ザにおけると機能的に対応するものについては同
一の符号を付すものとし、ただし、本発明におい
て特徴のある活性層端面ないし光共振器は符号1
5に改めた。
<Embodiment> FIG. 1 shows a principle diagram of the present invention and a basic embodiment of a semiconductor laser 10 constructed in accordance with the present invention. Regarding the reference numerals in the drawings, the same reference numerals are given to those functionally corresponding to those in the conventional semiconductor laser shown in FIG. End face or optical resonator is code 1
Changed to 5.

本発明の半導体レーザ10においては、第1図
にその一方のみが示されているように、光共振器
を構成する活性層11の両端面の中、少なくとも
一方の端面15を、活性層11の長さ方向に沿う
軸線Azに対し、垂直未満の角度θaの傾度を置い
た斜めの面として形成する。
In the semiconductor laser 10 of the present invention, as only one of them is shown in FIG. It is formed as an oblique surface with an angle θa less than perpendicular to the axis Az along the length direction.

両方の端面15,15を共に斜めの面とした場
合には、全体として見ると本発明の半導体レーザ
は形態的に台形状となる。
When both end surfaces 15, 15 are both oblique surfaces, the semiconductor laser of the present invention has a trapezoidal shape when viewed as a whole.

このようにすると、活性層11中を導波する平
面波の中、例えば活性層端面15に対し垂直に入
射する上向きの平面波W1のみが共振条件を満た
され、下向きの平面波W2は仮想線で示されるよ
うに、クラツド層12を介して吸収されるか、少
なくとも共振条件が満たされなくなる。
In this way, among the plane waves guided in the active layer 11, for example, only the upward plane wave W1 that is incident perpendicularly to the active layer end face 15 satisfies the resonance condition, and the downward plane wave W2 is shown by an imaginary line. As a result, it will be absorbed through the cladding layer 12, or at least the resonance condition will no longer be satisfied.

そのため、第1図中に併示のように、活性層端
面15、すなわちレーザ出射端面15における位
相φは均一なものとなり、遠視野像Irも中心にピ
ークを置く単峰性のものとなつて安定する。
Therefore, as shown in FIG. 1, the phase φ at the active layer end face 15, that is, the laser emission end face 15, becomes uniform, and the far-field image Ir also becomes a single peak with a peak at the center. Stabilize.

結局、本発明のような半導体レーザでは、出射
単面傾度θaに対応した疑似導波モードに従う特
定の平面波のみが共振条件を許されるようにで
き、したがつて半導体レーザの高出力化を図つて
活性層を厚くしても、単一縦モード発振を可能と
し得る。
In the end, in the semiconductor laser of the present invention, only a specific plane wave following a quasi-guide mode corresponding to the emission single-plane slope θa can be allowed to resonate under the resonance condition, and therefore it is possible to increase the output power of the semiconductor laser. Even if the active layer is made thicker, single longitudinal mode oscillation may be possible.

ただし、斜め端面15による光共振器を持つ本
発明の半導体レーザ10においても、活性層内導
波経路をも併せ考えると、第2図Aに示されるよ
うに、端面15による全反射ミラー15と活性層
とクラツド層の境界による全反射ミラー15′,
……の集合と見ることができるので、当然、光を
収束させる機能は有していない。等価的には第2
図Bに示されるように、平面ミラー15,15を
単に対向させただけである。
However, even in the semiconductor laser 10 of the present invention having an optical resonator formed by the oblique end face 15, if we also consider the waveguide path in the active layer, as shown in FIG. Total reflection mirror 15' due to the boundary between the active layer and the cladding layer,
Since it can be seen as a collection of..., it naturally does not have the function of converging light. Equivalently the second
As shown in FIG. B, the plane mirrors 15, 15 are simply opposed to each other.

そこで、光共振器の損失を低減する上では、光
束を管内波長に比して十分に大きく、例えば1μ
mないい3μm程度に設定するのが望ましい。
Therefore, in order to reduce the loss of the optical resonator, it is necessary to make the luminous flux sufficiently large compared to the wavelength inside the tube, for example, 1μ.
It is desirable to set the thickness to about 3 μm.

しかし、要すれば第2図Cに示されるように単
面15″,15″を曲面すると、光を収束させるこ
とができるので有効である。
However, if necessary, it is effective to curve the single surfaces 15'', 15'' as shown in FIG. 2C, since the light can be converged.

本発明のような活性層端面を斜めに形成した場
合、その傾度θaは活性層11とクラツド層12
との境界における臨界角θimaxで制限される。
When the active layer end face is formed obliquely as in the present invention, the slope θa is the same as that between the active layer 11 and the cladding layer 12.
is limited by the critical angle θimax at the boundary with

すなわち、第1図において共振条件が満たされ
ているとした平面波W1がクラツド層12に対し
て示す入射角θiに関し、全反射が認められる最大
値θimaxによつて制限される。なおもちろん、図
示の場合のように斜めの端面15に対して平面波
W1が垂直に入射するのであれば、θa=90゜−θi
である。
That is, the incident angle θi of the plane wave W1, which satisfies the resonance condition in FIG. 1, with respect to the cladding layer 12 is limited by the maximum value θimax at which total reflection is observed. Of course, if the plane wave W1 is perpendicularly incident on the oblique end surface 15 as in the case shown, θa=90°−θi
It is.

しかるに、例えばGaAsとAl0.3Ga0.7Asをそれ
ぞれ活性層11、クラツド層12として用いた場
合、上記の臨界角は30゜程度となるため、活性層
端面15の傾度θaも70゜程度を下限とされるが、
当該臨界角付近では光の閉じ込めが有効には行な
われないので、実際上の入射角θiの上限は20゜程
度となり、したがつて端面傾度θaも80゜程度が下
限となる。
However, for example, when GaAs and Al 0.3 Ga 0.7 As are used as the active layer 11 and cladding layer 12, respectively, the above-mentioned critical angle is about 30°, so the lower limit of the slope θa of the active layer end face 15 is about 70°. However,
Since light is not effectively confined near the critical angle, the practical upper limit of the incident angle θi is about 20°, and therefore the lower limit of the end face inclination θa is about 80°.

ところで本発明の半導体レーザの場合、従来の
ように活性層端面を垂直に形成するのではないか
ら、劈開工程を用いる必然性はない。
However, in the case of the semiconductor laser of the present invention, since the end faces of the active layer are not formed vertically as in the conventional case, there is no necessity of using a cleavage process.

換言すれば適当なエツチング工程を採用するこ
とができ、特に既存のウエツト・エツチング法を
用いると、結晶の方位においてエツチング速度が
異なることを利用して特定の面方位のエツチング
面を活性層端面として簡単に切り出すことができ
る。
In other words, it is possible to adopt an appropriate etching process. In particular, when using the existing wet etching method, the etching rate of the crystal varies depending on the orientation of the crystal. It can be easily cut out.

この方法は、単に簡単であるだけでなく、切り
出した面を損傷するおそれの極めて低いものであ
るので、劈開方法に比すと相当程度、歩留まりの
向上を図れるものとなる。
This method is not only simple, but also has an extremely low risk of damaging the cut surfaces, so it can significantly improve yield compared to the cleavage method.

しかも、劈開方法では採用することのできなか
つた、適当な機械的支持基板上における半導体レ
ーザの二次元集積化という重要な課題を実現する
ことができる。
Furthermore, the important task of two-dimensional integration of semiconductor lasers on a suitable mechanical support substrate, which could not be achieved using the cleavage method, can be achieved.

すなわち、第3図に模式的な構築例を示すよう
に、適当な支持基板20のほぼ全面上に、まず仮
想線で示すように、一連のクラツド層、活性層、
クラツド層から成る大域的なレーザ構造体層21
を構成した後、これに対して適宜所望のパターン
に従うエツチングを施し、複数の個々の本発明半
導体レーザ10、……を切り出すことができる。
こうした場合、それら個々の半導体レーザ10の
活性層端面15,15は、本発明の思想に従い、
斜めに形成されたものとなる。
That is, as shown in a schematic construction example in FIG. 3, on almost the entire surface of a suitable support substrate 20, a series of clad layers, active layers,
Global laser structure layer 21 consisting of a cladding layer
After forming the semiconductor laser 10, it is possible to perform etching according to a desired pattern to cut out a plurality of individual semiconductor lasers 10, . . . of the present invention.
In such a case, the active layer end faces 15, 15 of these individual semiconductor lasers 10 may be formed according to the idea of the present invention.
It is formed diagonally.

そして、隣接する半導体レーザ10,10間の
距離は、本発明のように斜め出射端面15を持つ
ものにおいては十分に近接させることができるの
で、二次元集積密度を要すれば十分に高め得ると
いう附随的な効果も生ずる。
Furthermore, since the distance between adjacent semiconductor lasers 10, 10 can be made sufficiently close to each other in a device having an oblique emission end face 15 as in the present invention, it can be sufficiently increased if two-dimensional integration density is required. Collateral effects also occur.

何とならば、各半導体レーザ10からの出力レ
ーザ・ビームは第3図示のようにそれぞれ斜め上
方に出射されていくから、直ぐ近くに隣りの半導
体レーザ10が位置していても、その高さを容易
に越えて行くことができるからである。
This is because the output laser beams from each semiconductor laser 10 are emitted obliquely upward as shown in the third figure, so even if the adjacent semiconductor laser 10 is located nearby, its height is This is because it can be easily surpassed.

また必要ならば、図面の紙面と直交する方向に
隣合う半導体レーザ10,10同志をずらせば、
空間でそれらの発したレーザ・ビーム同志が交差
することも防ぎ得るようになる。
If necessary, the adjacent semiconductor lasers 10, 10 may be shifted in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
It is also possible to prevent the emitted laser beams from intersecting each other in space.

なお、本発明の要旨においては、斜めに形成す
るのは活性層11の端面15のみで良いのである
が、実際にエツチング法を適用した場合には、当
然のことではあるが、その上下のクラツド層1
2,12の端面も一連に斜めにカツトされるもの
となる。
In addition, in the gist of the present invention, only the end face 15 of the active layer 11 is formed diagonally, but when the etching method is actually applied, it goes without saying that the upper and lower cruds are formed diagonally. layer 1
The end faces 2 and 12 are also cut diagonally in series.

第4図には、本発明の他の実施例が示されてい
る。
Another embodiment of the invention is shown in FIG.

基本構造は第1図に示されたものとももちろん
同じであるが、クラツド層12,12の屈折率分
布に工夫がなされ、活性層11に対し厚味方向に
離れるに従つて低下するようにされている。
The basic structure is of course the same as that shown in FIG. 1, but the refractive index distribution of the cladding layers 12, 12 has been devised so that it decreases as it moves away from the active layer 11 in the thickness direction. ing.

このようにする技術は光導波路関係において既
に確立されているので問題はないが、この結果、
一種のセルフオツク・レンズと同様の機能が生起
し、活性層により規定される導波路の入射角度を
増加することができる。
There is no problem as the technology to do this has already been established in the field of optical waveguides, but as a result,
A function similar to a type of self-locking lens occurs, allowing the angle of incidence of the waveguide defined by the active layer to be increased.

第5図は、さらに他の本発明実施例を示してお
り、クラツド層12,12をヘテロ多層膜で構成
した場合を示している。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention, in which the cladding layers 12, 12 are composed of heteromultilayer films.

すなわち、活性層11の上下に形成されるクラ
ツド層12,12を、それぞれ10ないし20層
づつ交互に積層、重畳(ちようじよう)された第
一層12−1と第二層12−2の多層膜構造とし
たものがこの実施例である。
That is, the cladding layers 12, 12 formed above and below the active layer 11 are alternately laminated and overlapped with 10 to 20 layers each, forming a first layer 12-1 and a second layer 12-2. This embodiment has a multilayer structure.

具体的に例えば活性層11をGaAsとした場
合、第一、第二層12−1,12−2は
AlGaAs/GaAsとするか、Al0.3Ga0.7As/Al0.1
Ga0.9As等とすることができる。そうした場合、
各層の膜厚は厚さ方向の波数成分が1/4波長程度
となるように、したがつて例えば100nm程度に
なるように設定すると、多層膜の各層における反
射波の位相が整合するため、高い反射率を比較的
深い入射角にて得ることができる。
Specifically, for example, when the active layer 11 is made of GaAs, the first and second layers 12-1 and 12-2 are
AlGaAs/GaAs or Al 0.3 Ga 0.7 As/Al 0.1
It can be Ga 0.9 As, etc. In that case,
If the film thickness of each layer is set so that the wave number component in the thickness direction is about 1/4 wavelength, for example about 100 nm, the phases of the reflected waves in each layer of the multilayer film will match, resulting in a high Reflectance can be obtained at relatively deep angles of incidence.

第6図A,Bは、GaAs活性層から境界面に対
し30゜と25゜の角度でAl0.3Ga0.7As/Al0.1Ga0.9Asの
多層膜クラツド層に光を入射した場合の多層膜の
重畳回数と反射率を示している。
Figures 6A and 6B show the results of the multilayer film when light is incident from the GaAs active layer into the Al 0.3 Ga 0.7 As/Al 0.1 Ga 0.9 As multilayer cladding layer at angles of 30° and 25° with respect to the interface. It shows the number of superimpositions and reflectance.

活性層の膜厚を2μm、レーザ長を100μmとし
た場合、一回の光路の往復に100回程度の反射が
繰返されるが、通常のDHレーザの場合、劈開面
の反射率は0.32で、共振器損失[1n(1/R)]は
1.14である。
When the active layer thickness is 2 μm and the laser length is 100 μm, reflections are repeated about 100 times in one round trip of the optical path, but in the case of a normal DH laser, the reflectance of the cleavage plane is 0.32 and resonance The device loss [1n (1/R)] is
It is 1.14.

ヘテロ多層膜による反射損失が端面反射による
共振器損失の半分以下となる条件は、多層膜の二
回の反射に対する共振器損失が1/100以下となる
ことである。
The condition for the reflection loss due to the hetero multilayer film to be less than half of the resonator loss due to end face reflection is that the resonator loss for two reflections of the multilayer film is 1/100 or less.

したがつてこの条件を満たす重畳回数を読み取
ると、第6図Aの30゜入射の場合には15回(膜厚
4.5μm)となり、第6図Bの25゜入射の場合には
10回(膜厚4μm)となる。
Therefore, when reading the number of superimpositions that satisfy this condition, in the case of 30° incidence in Figure 6A, 15 times (film thickness
4.5μm), and in the case of 25° incidence in Figure 6B,
10 times (film thickness 4 μm).

なお、第6図中における仮想線は、それぞれの
入射角度でGaAs活性層からAl0.3Ga0.7Asクラツ
ド層へ光束を入射した場合の反射率を示している
が、これに見られるように、当該反射率はそれぞ
れ0.146、0.247と低く、したがつて満足の行く光
導波路が形成されたと考えて実用的に問題がない
反射率は、半導体ヘテロ多層膜を用いて始めて実
現できるものであることが分かる。
The imaginary lines in Figure 6 indicate the reflectance when the light beam is incident from the GaAs active layer to the Al 0.3 Ga 0.7 As cladding layer at each incident angle. The reflectances are low at 0.146 and 0.247, respectively, so it can be considered that a satisfactory optical waveguide has been formed, and it can be seen that reflectances that pose no practical problems can only be achieved using a semiconductor hetero multilayer film. .

もちろん、既存の半導体レーザの励起メカニズ
ムと同様、クラツド層に関しp型、n型の導電型
が選択されて良く、こうした動作メカニズムにつ
いて言つても、本発明によれば励起電流密度を低
下させることなく活性層の厚味を増加させ、大出
力化を図ることができる。
Of course, as with the excitation mechanism of existing semiconductor lasers, p-type and n-type conductivity types may be selected for the cladding layer, and with regard to such an operation mechanism, according to the present invention, the excitation current density is not reduced. By increasing the thickness of the active layer, it is possible to achieve high output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の半導体レーザの原理的ないし
基本的な実施側の概略構成図、第2図は本発明の
半導体レーザの光共振器に関する説明図、第3図
は本発明半導体レーザの二次元集積化の説明図、
第4図及び第5図は、それぞれ本発明の他の実施
例の概略構成図、第6図は第5図に示した実施例
のクラツド層に関する特性図、第7図は活性層端
面ないし光共振器に劈開面を利用する従来の半導
体レーザの概略構成図、である。 図中、10は全体としての半導体レーザ、11
は活性層、12はクラツド層、13は従来の劈開
により垂直に形成された活性層端面、15は本発
明により斜めに形成された活性層端面ないし光共
振器、である。
FIG. 1 is a schematic diagram of the principle or basic implementation side of the semiconductor laser of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the optical resonator of the semiconductor laser of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of the second embodiment of the semiconductor laser of the present invention. Diagram of dimensional integration,
4 and 5 are schematic configuration diagrams of other embodiments of the present invention, FIG. 6 is a characteristic diagram of the cladding layer of the embodiment shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing the active layer end face or optical 1 is a schematic configuration diagram of a conventional semiconductor laser that uses a cleavage plane in a resonator. In the figure, 10 is the semiconductor laser as a whole, 11
12 is an active layer, 12 is a cladding layer, 13 is an active layer end face formed vertically by conventional cleavage, and 15 is an active layer end face or optical resonator formed obliquely according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一対のクラツド層により活性層を上下から挟
むと共に、該活性層の両端面を光共振器とした半
導体レーザにおいて; 該活性層の上記両端面の中、少なくとも一方の
端面を、該活性層の長さ方向に沿う光軸に対し、
垂直未満の角度で斜めに形成すると共に; 上記活性層内に存在し得る複数の平面波の中、
上記クラツド層との界面にて所定の入射角度で全
反射を繰返しながら伝播し、かつ上記斜めの端面
に対し垂直に入射する平面波を選択的に共振さ
せ、該斜めの端面に対して垂直で上記光軸に対し
ては斜めの方向に該共振レーザ光を出射させるよ
うに、上記端面の斜めの角度値が決定されている
こと; を特徴とする半導体レーザ。 2 上記クラツド層は、半導体ヘテロ多層膜によ
り構成されていること; を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導
体レーザ。
[Scope of Claims] 1. In a semiconductor laser in which an active layer is sandwiched from above and below by a pair of cladding layers, and both end faces of the active layer are used as optical resonators; at least one end face of the above-mentioned both end faces of the active layer. with respect to the optical axis along the length direction of the active layer,
among the plurality of plane waves that may be present in the active layer;
At the interface with the cladding layer, a plane wave that propagates while repeating total reflection at a predetermined incident angle and is incident perpendicularly to the oblique end face is selectively resonated. A semiconductor laser characterized in that an oblique angle value of the end face is determined so that the resonant laser beam is emitted in a direction oblique to an optical axis. 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the cladding layer is composed of a semiconductor heteromultilayer film.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61139083A (en) * 1984-12-11 1986-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser
JPS62128581A (en) * 1985-11-29 1987-06-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> End surface formation of semiconductor laser

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