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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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- layer
- ridge
- laser device
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- Pending
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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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