JPH06188510A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH06188510A JPH06188510A JP35460892A JP35460892A JPH06188510A JP H06188510 A JPH06188510 A JP H06188510A JP 35460892 A JP35460892 A JP 35460892A JP 35460892 A JP35460892 A JP 35460892A JP H06188510 A JPH06188510 A JP H06188510A
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- Japan
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- semiconductor laser
- layer
- ridge
- laser device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ４〜５μｍと比較的にリッジ幅が広い場合に
も基本横モード発振が得られる、ＧａＡｓ基板上にＩｎ
ＧａＡｓ歪量子井戸構造を有する半導体レーザ素子を提
供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板２２上にＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸からなる活性層２５を有するリッジ導波路型半導体レ
ーザ素子において、リッジメサの両側を発振波長を吸収
する希土類元素のイオン３１を含む絶縁物２９で埋め込
む。
も基本横モード発振が得られる、ＧａＡｓ基板上にＩｎ
ＧａＡｓ歪量子井戸構造を有する半導体レーザ素子を提
供する。 【構成】 ＧａＡｓ基板２２上にＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸からなる活性層２５を有するリッジ導波路型半導体レ
ーザ素子において、リッジメサの両側を発振波長を吸収
する希土類元素のイオン３１を含む絶縁物２９で埋め込
む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、０．９〜１．１μｍで
発振する半導体レーザ素子に関する。
発振する半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来技術】ＧａＡｓ基板上に形成されるＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ歪量子井戸半導体レーザ素子は、格子整合系
半導体レーザ素子で発振が困難であった波長０．９〜
１．１μｍの領域の光源として有望である。この波長領
域は、希土類イオンをドープした光ファイバアンプの励
起光源や、非線型光学素子と組み合わせて、０．４５〜
０．５５μｍの短波長光源として使うことができる。こ
のような用途においては、数十ｍＷのレーザ光を光ファ
イバなどの小口径導波路に結合させることが必要であ
る。このため、この用途に使用する半導体レーザ素子
は、単峰性の出射ビームをもつこと、即ち、基本横モー
ド発振することが必要である。
／ＧａＡｓ歪量子井戸半導体レーザ素子は、格子整合系
半導体レーザ素子で発振が困難であった波長０．９〜
１．１μｍの領域の光源として有望である。この波長領
域は、希土類イオンをドープした光ファイバアンプの励
起光源や、非線型光学素子と組み合わせて、０．４５〜
０．５５μｍの短波長光源として使うことができる。こ
のような用途においては、数十ｍＷのレーザ光を光ファ
イバなどの小口径導波路に結合させることが必要であ
る。このため、この用途に使用する半導体レーザ素子
は、単峰性の出射ビームをもつこと、即ち、基本横モー
ド発振することが必要である。
【０００３】従来の基本横モード発振させるための半導
体レーザ素子の構造の一例を図３に示す。図中、１はｎ
側電極、２はｎ−ＧａＡｓ基板、３はｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6Ａｓクラッド層、４はＧａＡｓ光閉じ込め層、５は
厚さ７０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸層、６は
厚さ７０ÅのＧａＡｓ障壁層、７はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓクラッド層、８はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト
層、９はＳｉＯ2 からなる絶縁層、１０はｐ側電極であ
る。この例において、歪量子井戸層５のＩｎ含有量、厚
さおよび層数を変えることが可能であり、また、その他
の層の組成についても多くのバリエーションが可能であ
る。
体レーザ素子の構造の一例を図３に示す。図中、１はｎ
側電極、２はｎ−ＧａＡｓ基板、３はｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6Ａｓクラッド層、４はＧａＡｓ光閉じ込め層、５は
厚さ７０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸層、６は
厚さ７０ÅのＧａＡｓ障壁層、７はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓクラッド層、８はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト
層、９はＳｉＯ2 からなる絶縁層、１０はｐ側電極であ
る。この例において、歪量子井戸層５のＩｎ含有量、厚
さおよび層数を変えることが可能であり、また、その他
の層の組成についても多くのバリエーションが可能であ
る。
【０００４】図４は、基本横モード発振するレーザのビ
ーム形状の説明図である。この図において、垂直横モー
ドのＦＦＰ⊥（Far-Field Pattern)は、エピタキシャル
成長層の層構造で決まり、図３の光閉じ込め層４、歪量
子井戸層５、障壁層６からなる活性層領域の厚さが０．
４μｍ以下ならば、通常単峰性を有する。一方、水平横
モードのＦＦＰ‖を制御する方法は、半導体レーザ素子
の構造によって種々の方法がある。図３に示したリッジ
導波路型半導体レーザ素子の場合には、クラッド層７よ
りも絶縁層９の方が屈折率が低いので、リッジ部は周辺
分よりも実効的に屈折率が大きくなり、リッジ部に光が
閉じ込められる。このとき、リッジ幅が十分に狭けれ
ば、ＦＦＰ‖の基本モードが得られる。基本モードが得
られるリッジ幅は、リッジ部と周辺部との実効屈折率差
が０．５％程度のとき、約２．５μｍ程度である。これ
以上にリッジ幅が広いと、高次モードが発生して、ＦＦ
Ｐ‖は多峰性となり、集光することが困難になる。
ーム形状の説明図である。この図において、垂直横モー
ドのＦＦＰ⊥（Far-Field Pattern)は、エピタキシャル
成長層の層構造で決まり、図３の光閉じ込め層４、歪量
子井戸層５、障壁層６からなる活性層領域の厚さが０．
４μｍ以下ならば、通常単峰性を有する。一方、水平横
モードのＦＦＰ‖を制御する方法は、半導体レーザ素子
の構造によって種々の方法がある。図３に示したリッジ
導波路型半導体レーザ素子の場合には、クラッド層７よ
りも絶縁層９の方が屈折率が低いので、リッジ部は周辺
分よりも実効的に屈折率が大きくなり、リッジ部に光が
閉じ込められる。このとき、リッジ幅が十分に狭けれ
ば、ＦＦＰ‖の基本モードが得られる。基本モードが得
られるリッジ幅は、リッジ部と周辺部との実効屈折率差
が０．５％程度のとき、約２．５μｍ程度である。これ
以上にリッジ幅が広いと、高次モードが発生して、ＦＦ
Ｐ‖は多峰性となり、集光することが困難になる。
【０００５】図５は、基本横モード発振する半導体レー
ザ素子の他の例で、比較的幅が広いリッジ部の場合にも
０．８μｍ帯で基本モードが得られるものである。図
中、１１はｎ側電極、１２はｎ−ＧａＡｓ基板、１３は
ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、１４はＡｌ0.1
Ｇａ0.9 Ａｓ活性層、１５はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
クラッド層、１６はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層、１７
はＧａＡｓ吸収層兼電流ブロッキング層、１８はｐ電極
である。Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ活性層１４のバンドギャ
ップ波長は、０．８μｍであり、この素子はこの波長近
傍で発振する。ＧａＡｓ吸収層兼電流ブロッキング層１
７は、バンドギャップ波長が０．８７μｍであり、活性
層１４で発する光に対して不透明であり、吸収層とな
る。この吸収層兼電流ブロッキング層１７は、リッジメ
サの両側を埋め込むため、リッジメサのストライプ内を
導波する基本モードに対しては吸収が小さく、ストライ
プからの広がりが大きな高次モードに対しては、吸収は
大きいので、４〜６μｍという幅の広いストライプでも
安定した基本横モード発振が得られる。このような基本
横モード発振させる原理は、ＩｎＧａＰ活性層を用いた
赤色レーザ、ＡｌＧａＡｓ活性層を用いた赤色レーザ、
ＡｌＧａＡｓ活性層を用いた０．７〜０．８７μｍ波長
のレーザ素子において広く用いられている。
ザ素子の他の例で、比較的幅が広いリッジ部の場合にも
０．８μｍ帯で基本モードが得られるものである。図
中、１１はｎ側電極、１２はｎ−ＧａＡｓ基板、１３は
ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、１４はＡｌ0.1
Ｇａ0.9 Ａｓ活性層、１５はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ
クラッド層、１６はｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層、１７
はＧａＡｓ吸収層兼電流ブロッキング層、１８はｐ電極
である。Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ活性層１４のバンドギャ
ップ波長は、０．８μｍであり、この素子はこの波長近
傍で発振する。ＧａＡｓ吸収層兼電流ブロッキング層１
７は、バンドギャップ波長が０．８７μｍであり、活性
層１４で発する光に対して不透明であり、吸収層とな
る。この吸収層兼電流ブロッキング層１７は、リッジメ
サの両側を埋め込むため、リッジメサのストライプ内を
導波する基本モードに対しては吸収が小さく、ストライ
プからの広がりが大きな高次モードに対しては、吸収は
大きいので、４〜６μｍという幅の広いストライプでも
安定した基本横モード発振が得られる。このような基本
横モード発振させる原理は、ＩｎＧａＰ活性層を用いた
赤色レーザ、ＡｌＧａＡｓ活性層を用いた赤色レーザ、
ＡｌＧａＡｓ活性層を用いた０．７〜０．８７μｍ波長
のレーザ素子において広く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、０．９
〜１．１μｍの波長範囲で発振する半導体レーザ素子に
おいては、ＧａＡｓ基板に格子整合し、かつ０．９〜
１．１μｍの波長範囲の光を吸収する半導体が存在しな
いので、前記の光吸収を利用して基本横モード発振をす
るストライプ型半導体レーザ素子を製作することは不可
能であった。
〜１．１μｍの波長範囲で発振する半導体レーザ素子に
おいては、ＧａＡｓ基板に格子整合し、かつ０．９〜
１．１μｍの波長範囲の光を吸収する半導体が存在しな
いので、前記の光吸収を利用して基本横モード発振をす
るストライプ型半導体レーザ素子を製作することは不可
能であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するためになされたもので、４〜５μｍと比較
的にリッジ幅が広い場合にも基本横モード発振が得られ
る、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸構造を有
する半導体レーザ素子を提供するもので、ＧａＡｓ基板
上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸からなる活性層を有するリ
ッジ導波路型半導体レーザ素子において、リッジメサの
両側が発振波長を吸収する希土類元素のイオンを含む絶
縁物で埋め込まれていることを特徴とするものである。
点を解決するためになされたもので、４〜５μｍと比較
的にリッジ幅が広い場合にも基本横モード発振が得られ
る、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸構造を有
する半導体レーザ素子を提供するもので、ＧａＡｓ基板
上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸からなる活性層を有するリ
ッジ導波路型半導体レーザ素子において、リッジメサの
両側が発振波長を吸収する希土類元素のイオンを含む絶
縁物で埋め込まれていることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上述のように、リッジメサの両側を発振波長を
吸収する希土類元素のイオンを含む絶縁物で埋め込む
と、比較的広いリッジ幅でも基本横モード発振が得られ
る。また、希土類元素のイオンには、０．９〜１．１μ
ｍの波長範囲を吸収するものがあるので、この範囲の基
本横モード発振を得ることが可能になる。
吸収する希土類元素のイオンを含む絶縁物で埋め込む
と、比較的広いリッジ幅でも基本横モード発振が得られ
る。また、希土類元素のイオンには、０．９〜１．１μ
ｍの波長範囲を吸収するものがあるので、この範囲の基
本横モード発振を得ることが可能になる。
【０００９】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の断面図である。図中、２１はｎ側電
極、２２はｎ−ＧａＡｓ基板、２３はｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓクラッド層、２４はＧａＡｓ光閉じ込め層、２
５は厚さ７０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸層、
２６は厚さ７０ÅのＧａＡｓ障壁層、２７はｐ−Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、２８はｐ+ −ＧａＡｓコ
ンタクト層、２９は希土類イオンＥｒ+3３１を含むＳｉ
Ｏ2 からなる絶縁層、３０はｐ側電極である。即ち、本
実施例は、従来技術の説明に用いた図３において、絶縁
層９の材質を希土類イオンＥｒ+3を含むものに代えたも
のである。ＳｉＯ2 中のＥｒ+3は、０．９８μｍの光に
対して強い吸収を有する。従って、本実施例では、光の
広がりの大きい高次横モードは吸収を受け易く、光の広
がりが小さくて吸収層の影響を受けにくい基本モードだ
けが安定して存在する。上記実施例において、リッジメ
サ幅を５μｍとした場合のＦＦＰ‖と、同じリッジメサ
幅のＥｒ+3を含まない従来例（図３に示したもの）のＦ
ＦＰ‖を、それぞれ図２ａ、２ｂに示す。図２からわか
るように、本実施例では、リッジメサ幅を５μｍのよう
に広くしても、基本横モード発振を得ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されず、ＧａＡｓ基
板、ＩｎＧａＡｓ活性層を除いて、その他のクラッド
層、光閉じ込め層、コンタクト層には、既に報告されて
いる多くのバリエーションを用いることができる。ま
た、絶縁物はＳｉＯ2に限らず、ＳｉＮX 、ポリイミド
などでもよい。さらに、希土類元素のイオンはＥｒ+3に
限定されず、例えば、１．０２μｍの発振波長に対して
はＰｒ+3を選択する。
を詳細に説明する。図１は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の断面図である。図中、２１はｎ側電
極、２２はｎ−ＧａＡｓ基板、２３はｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ
0.6 Ａｓクラッド層、２４はＧａＡｓ光閉じ込め層、２
５は厚さ７０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸層、
２６は厚さ７０ÅのＧａＡｓ障壁層、２７はｐ−Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、２８はｐ+ −ＧａＡｓコ
ンタクト層、２９は希土類イオンＥｒ+3３１を含むＳｉ
Ｏ2 からなる絶縁層、３０はｐ側電極である。即ち、本
実施例は、従来技術の説明に用いた図３において、絶縁
層９の材質を希土類イオンＥｒ+3を含むものに代えたも
のである。ＳｉＯ2 中のＥｒ+3は、０．９８μｍの光に
対して強い吸収を有する。従って、本実施例では、光の
広がりの大きい高次横モードは吸収を受け易く、光の広
がりが小さくて吸収層の影響を受けにくい基本モードだ
けが安定して存在する。上記実施例において、リッジメ
サ幅を５μｍとした場合のＦＦＰ‖と、同じリッジメサ
幅のＥｒ+3を含まない従来例（図３に示したもの）のＦ
ＦＰ‖を、それぞれ図２ａ、２ｂに示す。図２からわか
るように、本実施例では、リッジメサ幅を５μｍのよう
に広くしても、基本横モード発振を得ることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されず、ＧａＡｓ基
板、ＩｎＧａＡｓ活性層を除いて、その他のクラッド
層、光閉じ込め層、コンタクト層には、既に報告されて
いる多くのバリエーションを用いることができる。ま
た、絶縁物はＳｉＯ2に限らず、ＳｉＮX 、ポリイミド
などでもよい。さらに、希土類元素のイオンはＥｒ+3に
限定されず、例えば、１．０２μｍの発振波長に対して
はＰｒ+3を選択する。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｇ
ａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸からなる活性層
を有するリッジ導波路型半導体レーザ素子において、リ
ッジメサの両側が発振波長を吸収する希土類元素のイオ
ンを含む絶縁物で埋め込まれているため、０．９〜１．
１μｍの波長範囲で基本横モード発振をする半導体レー
ザ素子が得られるという優れた効果がある。
ａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸からなる活性層
を有するリッジ導波路型半導体レーザ素子において、リ
ッジメサの両側が発振波長を吸収する希土類元素のイオ
ンを含む絶縁物で埋め込まれているため、０．９〜１．
１μｍの波長範囲で基本横モード発振をする半導体レー
ザ素子が得られるという優れた効果がある。
【図１】本発明にかかる半導体レーザ素子の一実施例の
断面図である。
断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上記実施例および
従来例のＦＦＰ‖である。
従来例のＦＦＰ‖である。
【図３】従来の基本横モード発振させるための半導体レ
ーザ素子の断面図である。
ーザ素子の断面図である。
【図４】基本横モード発振するレーザのビーム形状の説
明図である。
明図である。
【図５】従来の他の基本横モード発振させるための半導
体レーザ素子の断面図である。
体レーザ素子の断面図である。
２１ ｎ側電極 ２２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２３ ｎ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層 ２４ ＧａＡｓ光閉じ込め層 ２５ Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ歪量子井戸層 ２６ ＧａＡｓ障壁層 ２７ ｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層 ２８ ｐ+ −ＧａＡｓコンタクト層 ２９ 絶縁層 ３０ ｐ側電極 ３１ Ｅｒ+3
Claims (1)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸からなる活性層を有するリッジ導波路型半導体レーザ
素子において、リッジメサの両側が発振波長を吸収する
希土類元素のイオンを含む絶縁物で埋め込まれているこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP35460892A JPH06188510A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35460892A JPH06188510A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188510A true JPH06188510A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18438715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35460892A Pending JPH06188510A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188510A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0753915A2 (en) * | 1995-07-14 | 1997-01-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser for pumping light amplifier and method for making the semiconductor laser |
| WO2001047076A3 (en) * | 1999-12-20 | 2002-03-21 | Corning Lasertron Inc | Wide ridge pump laser |
| US6375364B1 (en) | 2000-01-06 | 2002-04-23 | Corning Lasertron, Inc. | Back facet flared ridge for pump laser |
| JP2002299763A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| JP2003523075A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-07-29 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストライプレーザダイオード素子 |
| CN107645122A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 杭州中科极光科技有限公司 | 脊形半导体激光器及其制作方法 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP35460892A patent/JPH06188510A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0753915A2 (en) * | 1995-07-14 | 1997-01-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser for pumping light amplifier and method for making the semiconductor laser |
| EP0753915A3 (en) * | 1995-07-14 | 1997-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser for pumping an optical amplifier and method of manufacturing the semiconductor laser |
| WO2001047076A3 (en) * | 1999-12-20 | 2002-03-21 | Corning Lasertron Inc | Wide ridge pump laser |
| JP2003523075A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-07-29 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストライプレーザダイオード素子 |
| US6375364B1 (en) | 2000-01-06 | 2002-04-23 | Corning Lasertron, Inc. | Back facet flared ridge for pump laser |
| JP2002299763A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| CN107645122A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-01-30 | 杭州中科极光科技有限公司 | 脊形半导体激光器及其制作方法 |
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