JPH06268312A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH06268312A JPH06268312A JP4972093A JP4972093A JPH06268312A JP H06268312 A JPH06268312 A JP H06268312A JP 4972093 A JP4972093 A JP 4972093A JP 4972093 A JP4972093 A JP 4972093A JP H06268312 A JPH06268312 A JP H06268312A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflectance
- film
- low
- laser
- film side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザに関し，AR-HR コーティングを
行ったレーザの高出力化を目的とする。 【構成】 端面反射により共振器を構成する半導体レー
ザであって，一方の端面に設けられた高反射率(HR)膜
と, 他方の端面に設けられた低反射率(AR)膜と, 少なく
とも高反射率膜側と低反射率膜側に分割された上部電極
とを有し, 低反射率膜側に多く電流を注入するように
し，式(1) で与えられる関数 F(R1,αi L)を最大にする
R1 をAR膜の反射率とするように構成する。 F(R1,αi L)＝ [ln(1/R1)/ (2αi L ＋ln(1/R1))] T
h (R1,ΔI/ Iav) ・・(1) ここで， R1 はAR膜の反射率, L はレーザの共振器長，
αi はレーザの内部損失， Iavは平均注入電流値，HR側
の電極への注入電流値 I2 ＝ Iav−ΔI , AR側の電極へ
の注入電流値 I1 ＝ Iav＋ΔI （ΔI ＞ 0 )である。
行ったレーザの高出力化を目的とする。 【構成】 端面反射により共振器を構成する半導体レー
ザであって，一方の端面に設けられた高反射率(HR)膜
と, 他方の端面に設けられた低反射率(AR)膜と, 少なく
とも高反射率膜側と低反射率膜側に分割された上部電極
とを有し, 低反射率膜側に多く電流を注入するように
し，式(1) で与えられる関数 F(R1,αi L)を最大にする
R1 をAR膜の反射率とするように構成する。 F(R1,αi L)＝ [ln(1/R1)/ (2αi L ＋ln(1/R1))] T
h (R1,ΔI/ Iav) ・・(1) ここで， R1 はAR膜の反射率, L はレーザの共振器長，
αi はレーザの内部損失， Iavは平均注入電流値，HR側
の電極への注入電流値 I2 ＝ Iav−ΔI , AR側の電極へ
の注入電流値 I1 ＝ Iav＋ΔI （ΔI ＞ 0 )である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高出力半導体レーザに関
する。近年, 長距離光ファイバ通信において, 光ファイ
バ増幅器が従来の中継器に代わって用いられるようにな
ってきた。それに伴い, 光ファイバ増幅器を励起するた
めに必要な1.48μｍ帯の高出力レーザの開発が急がれて
いる。
する。近年, 長距離光ファイバ通信において, 光ファイ
バ増幅器が従来の中継器に代わって用いられるようにな
ってきた。それに伴い, 光ファイバ増幅器を励起するた
めに必要な1.48μｍ帯の高出力レーザの開発が急がれて
いる。
【０００２】
【従来の技術】一般にレーザの高出力特性を得るため
に, レーザ端面に, 前面にAR (低反射率) 膜−後面にHR
(高反射率) 膜コーティングを行い, 光出力がすべてレ
ーザ前面に出るようにしている。この場合, HR側は反射
率ができる限り 100％に近づくようにコーティングを行
い, AR側は発振しきい値電流が異常に上昇しない程度に
反射率を十分低く 0.5％以下にしていた。
に, レーザ端面に, 前面にAR (低反射率) 膜−後面にHR
(高反射率) 膜コーティングを行い, 光出力がすべてレ
ーザ前面に出るようにしている。この場合, HR側は反射
率ができる限り 100％に近づくようにコーティングを行
い, AR側は発振しきい値電流が異常に上昇しない程度に
反射率を十分低く 0.5％以下にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，励起用
光源では低いデバイスチップでより多くの光出力が得ら
れることが求められている。
光源では低いデバイスチップでより多くの光出力が得ら
れることが求められている。
【０００４】本発明はAR-HR コーティングを行ったFP(F
abry-Perot) レーザの高効率化を目的とする。
abry-Perot) レーザの高効率化を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は，１）
端面反射により共振器を構成する半導体レーザであっ
て，該共振器の一方の端面に設けられた高反射率(HR)膜
と, 他方の端面に設けられた低反射率(AR)膜と, 共振器
長方向に分割された複数の上部電極とを有し, 各電極に
独立に電流を注入できるように構成されている半導体レ
ーザ，あるいは２）端面反射により共振器を構成する半
導体レーザであって，該共振器の一方の端面に設けられ
た高反射率(HR)膜と, 他方の端面に設けられた低反射率
(AR)膜と, 少なくとも高反射率膜側と低反射率膜側に
分割された上部電極とを有し, 低反射率膜側に多く電流
を注入するようにし，式(1) で与えられる関数F(R1,α
i L)を最大にする R11をを求め，低反射率膜の反射率 R
を R11/2≦ R1 ≦ 2R11 とする半導体レーザにより達成される。
端面反射により共振器を構成する半導体レーザであっ
て，該共振器の一方の端面に設けられた高反射率(HR)膜
と, 他方の端面に設けられた低反射率(AR)膜と, 共振器
長方向に分割された複数の上部電極とを有し, 各電極に
独立に電流を注入できるように構成されている半導体レ
ーザ，あるいは２）端面反射により共振器を構成する半
導体レーザであって，該共振器の一方の端面に設けられ
た高反射率(HR)膜と, 他方の端面に設けられた低反射率
(AR)膜と, 少なくとも高反射率膜側と低反射率膜側に
分割された上部電極とを有し, 低反射率膜側に多く電流
を注入するようにし，式(1) で与えられる関数F(R1,α
i L)を最大にする R11をを求め，低反射率膜の反射率 R
を R11/2≦ R1 ≦ 2R11 とする半導体レーザにより達成される。
【０００６】 F(R1,αi L)＝ [ln(1/R1)/ (2αi L ＋ln(1/R1))] Th (R1,ΔI/ Iav) ・・・・・(1) ここで， R1 は低反射率膜の反射率, L はレーザの共振
器長，αi はレーザの内部損失， Iavは平均注入電流
値，高反射率膜側の電極への注入電流値 I2 ＝ Iav−Δ
I ,低反射率膜側の電極への注入電流値 I1 ＝ Iav＋ΔI
（ΔI ＞ 0 )である。
器長，αi はレーザの内部損失， Iavは平均注入電流
値，高反射率膜側の電極への注入電流値 I2 ＝ Iav−Δ
I ,低反射率膜側の電極への注入電流値 I1 ＝ Iav＋ΔI
（ΔI ＞ 0 )である。
【０００７】
【作用】まず，図３を用いて低反射率膜を十分低くした
ときに生ずる空間的ホールバーニング現象によるレーザ
の効率低下について説明する。
ときに生ずる空間的ホールバーニング現象によるレーザ
の効率低下について説明する。
【０００８】図３はレーザのAR-HR コーティングによる
空間的ホールバーニング現象の説明図である。図は，注
入電流 ID がしきい値電流 Ithの５倍で，AR膜の反射率
R1＝0.1 ％,HR膜の反射率R2＝ 100％の場合について，
共振器のAR膜側端面よりの距離を示す位置 z (μｍ) に
対する光強度 S(z)(任意単位) およびゲインg(cm-1) の
関係を示す図である。
空間的ホールバーニング現象の説明図である。図は，注
入電流 ID がしきい値電流 Ithの５倍で，AR膜の反射率
R1＝0.1 ％,HR膜の反射率R2＝ 100％の場合について，
共振器のAR膜側端面よりの距離を示す位置 z (μｍ) に
対する光強度 S(z)(任意単位) およびゲインg(cm-1) の
関係を示す図である。
【０００９】AR-HR コーティングを行ったレーザにおい
ては，レーザの共振器方向での光強度分布は, 図の破線
で示されるようにAR側端面近傍で大きくなる。このと
き，AR側の光強度の強い部分では誘導放出された光子に
より多くのキャリアが失われてしまい, 所謂軸方向空間
的ホールバーニング現象により，ゲインは図に示される
ように低下し，ちょうど光強度分布と鏡像関係のような
分布となる。この結果，光とキャリアの相互作用が小さ
くなり，光強度は実線で示されるように破線より小さく
なる。
ては，レーザの共振器方向での光強度分布は, 図の破線
で示されるようにAR側端面近傍で大きくなる。このと
き，AR側の光強度の強い部分では誘導放出された光子に
より多くのキャリアが失われてしまい, 所謂軸方向空間
的ホールバーニング現象により，ゲインは図に示される
ように低下し，ちょうど光強度分布と鏡像関係のような
分布となる。この結果，光とキャリアの相互作用が小さ
くなり，光強度は実線で示されるように破線より小さく
なる。
【００１０】この効果を考慮すると，レーザの光強度の
増分／注入電流の増分で表されるスロープ効率ηD は式
(2) で与えられる。 ηD ＝ηi [ln(1/R1R2)/ (2αi L ＋ln(1/R1R2))] Th (R1,R2) ・・・(2) ここで，ηi は内部量子効率, R2はHR膜側の反射率, T
h (R1,R2) は空間的ホールバーニングの影響を表す係数
で，軸方向の強度分布を考慮した光子密度およびキャリ
ア密度の増減のレート方程式を解くことにより求めるこ
とができる。
増分／注入電流の増分で表されるスロープ効率ηD は式
(2) で与えられる。 ηD ＝ηi [ln(1/R1R2)/ (2αi L ＋ln(1/R1R2))] Th (R1,R2) ・・・(2) ここで，ηi は内部量子効率, R2はHR膜側の反射率, T
h (R1,R2) は空間的ホールバーニングの影響を表す係数
で，軸方向の強度分布を考慮した光子密度およびキャリ
ア密度の増減のレート方程式を解くことにより求めるこ
とができる。
【００１１】図４は Th (R1,R2) の計算結果を示す図
で，高反射膜の反射率R2＝ 100％とし, ΔI/ Iavをパラ
メータとして 0, 25, 50, 75, 100 ％と振った場合, 低
反射膜側の反射率R1に対する係数 Th (R1,R2) の関係を
示す図である。
で，高反射膜の反射率R2＝ 100％とし, ΔI/ Iavをパラ
メータとして 0, 25, 50, 75, 100 ％と振った場合, 低
反射膜側の反射率R1に対する係数 Th (R1,R2) の関係を
示す図である。
【００１２】ΔI/ Iav＝ 0 の場合が, 共振器方向で均
一に電流を注入した場合である。低反射膜側の反射率R1
を小さくしていくと空間的ホールバーニング効果によ
り,Th (R1,R2) が小さくなり効率を低減していることが
わかる。
一に電流を注入した場合である。低反射膜側の反射率R1
を小さくしていくと空間的ホールバーニング効果によ
り,Th (R1,R2) が小さくなり効率を低減していることが
わかる。
【００１３】ここで，レーザ電極を前半分 (低反射率膜
側) と後半分 (高反射率膜側) に分け, 注入する電流値
を前半分で大きくなるようにした場合を考える。注入電
流の前後の不均一の度合い (ΔI/ Iav) を大きくしてい
くと, 空間的ホールバーニングによる Th (R1,R2) の低
下が小さくなり, 効率の低下を抑えていることがわか
る。これは，注入電流を不均一にすることにより, 空間
的ホールバーニングにより生じた共振器長方向のキャリ
アの不均一を平坦化するようにしているためである。
側) と後半分 (高反射率膜側) に分け, 注入する電流値
を前半分で大きくなるようにした場合を考える。注入電
流の前後の不均一の度合い (ΔI/ Iav) を大きくしてい
くと, 空間的ホールバーニングによる Th (R1,R2) の低
下が小さくなり, 効率の低下を抑えていることがわか
る。これは，注入電流を不均一にすることにより, 空間
的ホールバーニングにより生じた共振器長方向のキャリ
アの不均一を平坦化するようにしているためである。
【００１４】ΔI/ Iav＝ 100％にした場合でも，完全に
空間的ホールバーニング効果はなくならず, また，低反
射率膜側の反射率R1を下げすぎると効率の再低下が生じ
てしまう。そこで, 効率が最大になるように低反射率膜
側の反射率R1を最適化する必要があり，式(1) の関数 F
(R1,αi L)が最大値をとるようなR1を求める。
空間的ホールバーニング効果はなくならず, また，低反
射率膜側の反射率R1を下げすぎると効率の再低下が生じ
てしまう。そこで, 効率が最大になるように低反射率膜
側の反射率R1を最適化する必要があり，式(1) の関数 F
(R1,αi L)が最大値をとるようなR1を求める。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の実施例によるレーザの斜視図
である。図において， 1はn-InP 基板， 2はInGaAs/InG
aAsPからなる歪みMQW[SL(Strained Layer)-MQW], 3は埋
込層でp-InP 層, 4は埋込層でn-InP 層, 5はクラッド
層でp-InP 層, 6はコンタクト層でp-InGaAsP 層, 7は
絶縁膜, 8は低反射率(AR)膜, 9は高反射率(HR)膜, 10
は低反射率膜側電極, 11は高反射率膜側電極,12は底面
電極である。
である。図において， 1はn-InP 基板， 2はInGaAs/InG
aAsPからなる歪みMQW[SL(Strained Layer)-MQW], 3は埋
込層でp-InP 層, 4は埋込層でn-InP 層, 5はクラッド
層でp-InP 層, 6はコンタクト層でp-InGaAsP 層, 7は
絶縁膜, 8は低反射率(AR)膜, 9は高反射率(HR)膜, 10
は低反射率膜側電極, 11は高反射率膜側電極,12は底面
電極である。
【００１６】歪みMQW 2 はウエル層 (活性層) として膜
厚 Wa ＝2nm のInx Ga1-x As(x＝0.62) 層を 5層と, バ
リア層として膜厚 Wb ＝10nmのInGaAsP (組成は波長表
示でλg ＝1.3 μｍ) 層とが６層交互に積層された構造
である。歪みMQW の上下に光閉じ込め用のSCH(Separate
d Confinement Heterostructure)層として膜厚 Wg ＝10
0nmのInGaAsP (組成はλSCH ＝1.1 μｍ）が成長され
たウエハをメサ加工し，FBH 構造 (平坦化埋込ヘテロ構
造) に埋め込み, AR側とHR側に２分された電極10, 11を
形成する。
厚 Wa ＝2nm のInx Ga1-x As(x＝0.62) 層を 5層と, バ
リア層として膜厚 Wb ＝10nmのInGaAsP (組成は波長表
示でλg ＝1.3 μｍ) 層とが６層交互に積層された構造
である。歪みMQW の上下に光閉じ込め用のSCH(Separate
d Confinement Heterostructure)層として膜厚 Wg ＝10
0nmのInGaAsP (組成はλSCH ＝1.1 μｍ）が成長され
たウエハをメサ加工し，FBH 構造 (平坦化埋込ヘテロ構
造) に埋め込み, AR側とHR側に２分された電極10, 11を
形成する。
【００１７】HR側端面には二酸化シリコン(SiO2)膜／ア
モルファスシリコン(a-Si)膜をそれぞれ３層交互に積層
したHRコーティングを行う。AR側端面に窒化シリコン(S
iN)膜またはSiO2膜により反射率の低いコーティングを
行う。
モルファスシリコン(a-Si)膜をそれぞれ３層交互に積層
したHRコーティングを行う。AR側端面に窒化シリコン(S
iN)膜またはSiO2膜により反射率の低いコーティングを
行う。
【００１８】実施例の R1 値は〜 0.5％ (ΔI/ Iav＝10
0 ％) であるが，分割電極数を増やして注入電流をさら
に細かく制御すれば, R1 の最適値を原理的に無限小に
下げることができる。
0 ％) であるが，分割電極数を増やして注入電流をさら
に細かく制御すれば, R1 の最適値を原理的に無限小に
下げることができる。
【００１９】図２は実施例の素子のバンド構造図を示
す。図において，SL-MQWの両側にあって, エネルギーギ
ャップが波長表示でλg ＝1.1 μｍ, 厚さが100nm の層
がSCH 層を示している。
す。図において，SL-MQWの両側にあって, エネルギーギ
ャップが波長表示でλg ＝1.1 μｍ, 厚さが100nm の層
がSCH 層を示している。
【００２０】実施例の低反射率側の反射率 R1 値は, 丁
度 F(R1,αi L)を最大にする R11値を用いたが, 図４の
なだらかな凸状の曲線より分かるように， R1 値はR11/
2≦ R1 ≦ 2R11 の範囲内にあれば高効率化が達成でき
る。
度 F(R1,αi L)を最大にする R11値を用いたが, 図４の
なだらかな凸状の曲線より分かるように， R1 値はR11/
2≦ R1 ≦ 2R11 の範囲内にあれば高効率化が達成でき
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明により，低反射率膜側の反射率を
十分に小さくした場合に生ずるホールバーニング効果に
よりFPレーザのスロープ効率が低下することを抑制した
状態で, スロープ効率を最大にすることができ高出力化
が実現できた。
十分に小さくした場合に生ずるホールバーニング効果に
よりFPレーザのスロープ効率が低下することを抑制した
状態で, スロープ効率を最大にすることができ高出力化
が実現できた。
【図１】 本発明の実施例によるレーザの斜視図
【図２】 実施例の素子のバンド構造図
【図３】 レーザのAR-HR コーティングによる空間的ホ
ールバーニング現象の説明図
ールバーニング現象の説明図
【図４】 Th (R1,R2) のAR反射率依存性を示す図
1 n-InP 基板 2 InGaAs/InGaAsPからなるSL-MQW 3 埋込層でp-InP 層 4 埋込層でn-InP 層 5 クラッド層でp-InP 層 6 コンタクト層でp-InGaAsP 層 7 絶縁膜 8 低反射率(AR)膜 9 高反射率(HR)膜 10 低反射率膜側電極 11 高反射率膜側電極 12 底面電極
Claims (1)
- 【請求項１】 端面反射により共振器を構成する半導体
レーザであって，該共振器の一方の端面に設けられた高
反射率(HR)膜と, 他方の端面に設けられた低反射率(AR)
膜と, 少なくとも高反射率膜側と低反射率膜側に分割さ
れた上部電極とを有し, 低反射率膜側に多く電流を注入
するようにし，式(1) で与えられる関数 F(R1,αi L)を
最大にする R11を求め，低反射率膜の反射率 Rを R11/2≦ R1 ≦ 2R11 とすることを特徴とする半導体レーザ。 F(R1,αi L)＝ [ln(1/R1)/ (2αi L ＋ln(1/R1))] Th (R1,ΔI/ Iav) ・・・・・(1) ここで， R1 は低反射率膜の反射率, L はレーザの共振
器長，αi はレーザの内部損失， Iavは平均注入電流
値，高反射率膜側の電極への注入電流値 I2 ＝ Iav−Δ
I ,低反射率膜側の電極への注入電流値 I1 ＝ Iav＋ΔI
（ΔI ＞ 0 )である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4972093A JPH06268312A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4972093A JPH06268312A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268312A true JPH06268312A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12839032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4972093A Withdrawn JPH06268312A (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268312A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6618419B1 (en) | 1999-11-18 | 2003-09-09 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor laser |
| JP2014165414A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | 半導体発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP4972093A patent/JPH06268312A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6618419B1 (en) | 1999-11-18 | 2003-09-09 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor laser |
| JP2014165414A (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-08 | Seiko Epson Corp | 半導体発光装置、スーパールミネッセントダイオード、およびプロジェクター |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3481458B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| US20070223549A1 (en) | High-Power Optoelectronic Device with Improved Beam Quality Incorporating A Lateral Mode Filtering Section | |
| JP2004273993A (ja) | 波長可変分布反射型半導体レーザ装置 | |
| JP2857256B2 (ja) | 垂直型半導体レーザ | |
| JP3136337B2 (ja) | 埋込異種構造の超発光ダイオード | |
| JP3891223B2 (ja) | レーザーおよびそれに関連する改良 | |
| JP2002111135A (ja) | 半導体レーザ素子、それを用いた光ファイバ増幅器用励起光源 | |
| JPH08330671A (ja) | 半導体光素子 | |
| US7965752B1 (en) | Native green laser semiconductor devices | |
| US20050123018A1 (en) | Ridge type distributed feedback semiconductor laser | |
| JPH0823133A (ja) | フレア構造半導体レーザ | |
| JP2980302B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| Du et al. | High-power integrated superluminescent light source | |
| US20020105718A1 (en) | Optoelectronic device having a diffraction grating associated therewith and a method of manufacture therefor | |
| JPH10163563A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH06268312A (ja) | 半導体レーザ | |
| US5329134A (en) | Superluminescent diode having a quantum well and cavity length dependent threshold current | |
| JP2002111125A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| US20050040416A1 (en) | Gain-clamped semiconductor optical amplifier having horizontal lasing structure and manufacturing method thereof | |
| JP2005135956A (ja) | 半導体光増幅器およびその製造方法ならびに光通信デバイス | |
| JPH0936474A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| US20020171919A1 (en) | Monolithic optically pumped high power semiconductor lasers and amplifiers | |
| JP4599432B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH06112588A (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2001148541A (ja) | 半導体発光装置およびその半導体発光装置を励起光源に用いた固体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |