JPH067624B2 - 半導体レ−ザ−装置 - Google Patents
半導体レ−ザ−装置Info
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- JPH067624B2 JPH067624B2 JP309985A JP309985A JPH067624B2 JP H067624 B2 JPH067624 B2 JP H067624B2 JP 309985 A JP309985 A JP 309985A JP 309985 A JP309985 A JP 309985A JP H067624 B2 JPH067624 B2 JP H067624B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor laser
- laser device
- laser light
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- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
〈技術分野〉 本発明は、レーザー光の伝播方向にレーザー光の波長と
同程度の周期でレーザー光の吸収損失を変化させること
により、単一縦モードで発振させることを可能とした分
布帰還型の半導体レーザー装置に関する。 〈従来技術〉 レーザー光の伝播方向に、レーザー光の波長と同程度の
周期で屈折率を変化させた分布帰還型の半導体レーザー
装置は、近年、単一縦モード発振を実現するのに有効な
手段であることが明らかになってきた。屈折率を変化さ
せた分布帰還型の半導体レーザー装置では、本質的には
利得の等しい縦モードが２つ存在しているが、常に一定
の電流を流しているような、いわゆる定常動作時には、
共振器固有の何らかの非対称性のために、一方の縦モー
ドのみが発振するものと考えられる。分布帰還型の半導
体レーザー装置では、大抵の場合、両端のへき開面がフ
ァブリー・ペロー型共振器を構成しないように、一方の
へき開面を斜めにエッチングしたりするため、共振器の
非対称性はかなり大きく、安定な単一たてモード発振が
実現されている。 ところが、上記従来の分布帰還型の半導体レーザー装置
は、光通信用の光源などに用いる場合等励起電流量が高
速で変調されるような非定常動作時には上記のような共
振器の非対称性もたえず変化していると考えられるか
ら、必ずしも単一モードで発振するとは限らず、現実に
発振スペクトルの拡がりや発振モードの不連続な変化が
観測されている。 〈発明の目的〉 そこで、本発明は、非定常動作時にも単一の縦モードで
発振して、発振スペクトルの拡がりや発振モードの不連
続な変化が生じない分布帰還型の半導体レーザー装置を
提供することを目的としている。 〈発明が構成および作用〉 本発明の半導体レーザー装置は、活性層とクラッド層と
の間に吸収層を備え、この吸収層の厚さをレーザー光の
伝播方向に沿って一定の周期で変えることにより、レー
ザー光の利得または吸収係数も同じ周期で変化させるよ
うにしたダブルヘテロ構造の分布帰還型半導体レーザー
装置である。 レーザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の一
定の周期で利得または吸収係数を変化させた上記分布帰
還型半導体レーザー装置では、利得の最も高い縦モード
は唯一つしか存在せず、上記非定常動作時にも単一の縦
モードで発振する。 従来、このような利得または吸収係数を周期的に変化さ
せた分布帰還型の半導体レーザー装置は実現されていな
い。 〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図は本発明の分布帰還型の半導体レーザー装置の斜
視図で、ｐ型GaAs基板２上に通常の液相成長法によりｎ
型GaAsブロック層３を成長させたのち、ホレトジストマ
スク（図示せず）を用いてＶ字状の溝１１を丁度ｐ型Ga
As基板２に達するまで、H2SO4：H2O2：H2O=１：２：５
０のエッチャントを用いて作成する。この上に、２回目
の液相成長でｐ型Ga0.75Al0.25Ａｓ第１クラッド層４、
Ga0.99Al0.01Ａｓ活性層５、ｎ型Ga0.75Al0.25Ａｓバッ
ファ層６、ｎ型GaAs吸収層７を成長させる。上記GaAs吸
収層７はいかなる液晶比のGaxAl-xＡｓ層よりもエネル
ギーギャップEgが小さいため、つまりGa0.99Al0.01Ａｓ
活性層５よりもエネルギーギャップＥｇが小さいため、
レーザー光共振器に実効的な吸収係数を与えることにな
る。上記バッファ層６はなくてもよいが、厚さを適当に
調整することにより結合定数を調整することができる。
このｎ型GaAs吸収層７上にホトレジストを塗布し、図示
しない二光束干渉露光装置により、レーザー光の波長と
同程度の周期をもつ回折格子状のマスクを作り、エチレ
ングリコール(C2H6O2)：H3PO4：H2O2＝８：１：１のエ
ッチャントを用いてGaAs吸収層７に回折格子状の凹凸を
レーザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の周
期でエッチングする。エッチングの深さは上記吸収層７
を貫通しない程度にとどめるほうがよい。これはバッフ
ァ層６がGaAlAs層であるため空気にふれると酸化され
て、その上への液相成長が困難となるためである。次
に、３回目の液相成長でｎ型Ga0.75Al0.25Ａｓ第２クラ
ッド層８、ｎ型GaAsキャップ層９を成長し、基板側と成
長側に電極１，１０を蒸着する。 レーザー光が上記吸収層７の周期構造にどれだけ強く影
響されるかは、吸収層７の厚さの変化の振幅と、バッフ
ァ層６の厚さによって異なる。バッファ層６は薄くする
と、レーザー光は吸収層７の周期構造を強く感じること
になるが、導波路の吸収も大きくなるため、発振の閾値
が高くなる。これを防ぐためには吸収層７の厚さは薄い
方がよいが、その振幅は大きいほどよいので回折格子の
周期２４００Åの場合、８００Åが限度である。しか
し、バッファ層６の厚さを適当に調整することにより、
それほど発振閾値を高くすることなく、レーザー光が吸
収層７の周期構造を十分感じる状態を保つことが可能で
あり、非定常動作時でも単一縦モード発振を得ることが
できた。これは、レーザー光の伝播方向にレーザー光の
波長と同程度の周期で吸収係数を変化させたので、利得
の最も高いたてモードは唯一つしか存在しないからであ
る。 第２図は他の実施例を示し、この実施例は活性層５の下
にｐ型GaAlAsバッファ層１３とＧａAs吸収層１２を設け
たもので、第１図に示す実施例と同一構成部は同一符号
を付して説明を省略する。この場合は、上記GaAs吸収層
１２の導電型ｐ型Ga0.75Ａｌ0.25As第１クラッド層４と
等しくｐ型にしている。 上記実施例は内部ストライプ型GaAlAs/GaＡｓダブルヘ
テロ構造の半導体レーザー装置を例として説明を行なっ
たが、他の物質、例えばＩｎGaAsP／InP等を用いた半導
体レーザー装置に適用することも可能である。また、埋
込型レーザーのような断面形状の半導体レーザー装置に
適用することも可能である。 〈発明の効果〉 以上より明らかな如く、本発明の半導体レーザー装置
は、活性層とクラッド層との間に吸収層を設けて、レー
ザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の周期で
レーザー光の吸収係数を変化させて、利得の最も高い立
てモードが唯一つしか存在しないよようにしているの
で、非定常動作時でも単一の縦モードで発振でき、発振
スペクトルの拡がりや発振モードの不連続な変化等を解
消できる。 また、上記活性層と上記吸収層との間に上記クラッド層
と同じ導電型のバッファ層を設けて、その厚さを適当に
調整すれば、発振閾値を高くすることなく、レーザー光
が吸収層の周期構造を十分感じ、単一縦モードで発振さ
せることができる。
同程度の周期でレーザー光の吸収損失を変化させること
により、単一縦モードで発振させることを可能とした分
布帰還型の半導体レーザー装置に関する。 〈従来技術〉 レーザー光の伝播方向に、レーザー光の波長と同程度の
周期で屈折率を変化させた分布帰還型の半導体レーザー
装置は、近年、単一縦モード発振を実現するのに有効な
手段であることが明らかになってきた。屈折率を変化さ
せた分布帰還型の半導体レーザー装置では、本質的には
利得の等しい縦モードが２つ存在しているが、常に一定
の電流を流しているような、いわゆる定常動作時には、
共振器固有の何らかの非対称性のために、一方の縦モー
ドのみが発振するものと考えられる。分布帰還型の半導
体レーザー装置では、大抵の場合、両端のへき開面がフ
ァブリー・ペロー型共振器を構成しないように、一方の
へき開面を斜めにエッチングしたりするため、共振器の
非対称性はかなり大きく、安定な単一たてモード発振が
実現されている。 ところが、上記従来の分布帰還型の半導体レーザー装置
は、光通信用の光源などに用いる場合等励起電流量が高
速で変調されるような非定常動作時には上記のような共
振器の非対称性もたえず変化していると考えられるか
ら、必ずしも単一モードで発振するとは限らず、現実に
発振スペクトルの拡がりや発振モードの不連続な変化が
観測されている。 〈発明の目的〉 そこで、本発明は、非定常動作時にも単一の縦モードで
発振して、発振スペクトルの拡がりや発振モードの不連
続な変化が生じない分布帰還型の半導体レーザー装置を
提供することを目的としている。 〈発明が構成および作用〉 本発明の半導体レーザー装置は、活性層とクラッド層と
の間に吸収層を備え、この吸収層の厚さをレーザー光の
伝播方向に沿って一定の周期で変えることにより、レー
ザー光の利得または吸収係数も同じ周期で変化させるよ
うにしたダブルヘテロ構造の分布帰還型半導体レーザー
装置である。 レーザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の一
定の周期で利得または吸収係数を変化させた上記分布帰
還型半導体レーザー装置では、利得の最も高い縦モード
は唯一つしか存在せず、上記非定常動作時にも単一の縦
モードで発振する。 従来、このような利得または吸収係数を周期的に変化さ
せた分布帰還型の半導体レーザー装置は実現されていな
い。 〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図は本発明の分布帰還型の半導体レーザー装置の斜
視図で、ｐ型GaAs基板２上に通常の液相成長法によりｎ
型GaAsブロック層３を成長させたのち、ホレトジストマ
スク（図示せず）を用いてＶ字状の溝１１を丁度ｐ型Ga
As基板２に達するまで、H2SO4：H2O2：H2O=１：２：５
０のエッチャントを用いて作成する。この上に、２回目
の液相成長でｐ型Ga0.75Al0.25Ａｓ第１クラッド層４、
Ga0.99Al0.01Ａｓ活性層５、ｎ型Ga0.75Al0.25Ａｓバッ
ファ層６、ｎ型GaAs吸収層７を成長させる。上記GaAs吸
収層７はいかなる液晶比のGaxAl-xＡｓ層よりもエネル
ギーギャップEgが小さいため、つまりGa0.99Al0.01Ａｓ
活性層５よりもエネルギーギャップＥｇが小さいため、
レーザー光共振器に実効的な吸収係数を与えることにな
る。上記バッファ層６はなくてもよいが、厚さを適当に
調整することにより結合定数を調整することができる。
このｎ型GaAs吸収層７上にホトレジストを塗布し、図示
しない二光束干渉露光装置により、レーザー光の波長と
同程度の周期をもつ回折格子状のマスクを作り、エチレ
ングリコール(C2H6O2)：H3PO4：H2O2＝８：１：１のエ
ッチャントを用いてGaAs吸収層７に回折格子状の凹凸を
レーザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の周
期でエッチングする。エッチングの深さは上記吸収層７
を貫通しない程度にとどめるほうがよい。これはバッフ
ァ層６がGaAlAs層であるため空気にふれると酸化され
て、その上への液相成長が困難となるためである。次
に、３回目の液相成長でｎ型Ga0.75Al0.25Ａｓ第２クラ
ッド層８、ｎ型GaAsキャップ層９を成長し、基板側と成
長側に電極１，１０を蒸着する。 レーザー光が上記吸収層７の周期構造にどれだけ強く影
響されるかは、吸収層７の厚さの変化の振幅と、バッフ
ァ層６の厚さによって異なる。バッファ層６は薄くする
と、レーザー光は吸収層７の周期構造を強く感じること
になるが、導波路の吸収も大きくなるため、発振の閾値
が高くなる。これを防ぐためには吸収層７の厚さは薄い
方がよいが、その振幅は大きいほどよいので回折格子の
周期２４００Åの場合、８００Åが限度である。しか
し、バッファ層６の厚さを適当に調整することにより、
それほど発振閾値を高くすることなく、レーザー光が吸
収層７の周期構造を十分感じる状態を保つことが可能で
あり、非定常動作時でも単一縦モード発振を得ることが
できた。これは、レーザー光の伝播方向にレーザー光の
波長と同程度の周期で吸収係数を変化させたので、利得
の最も高いたてモードは唯一つしか存在しないからであ
る。 第２図は他の実施例を示し、この実施例は活性層５の下
にｐ型GaAlAsバッファ層１３とＧａAs吸収層１２を設け
たもので、第１図に示す実施例と同一構成部は同一符号
を付して説明を省略する。この場合は、上記GaAs吸収層
１２の導電型ｐ型Ga0.75Ａｌ0.25As第１クラッド層４と
等しくｐ型にしている。 上記実施例は内部ストライプ型GaAlAs/GaＡｓダブルヘ
テロ構造の半導体レーザー装置を例として説明を行なっ
たが、他の物質、例えばＩｎGaAsP／InP等を用いた半導
体レーザー装置に適用することも可能である。また、埋
込型レーザーのような断面形状の半導体レーザー装置に
適用することも可能である。 〈発明の効果〉 以上より明らかな如く、本発明の半導体レーザー装置
は、活性層とクラッド層との間に吸収層を設けて、レー
ザー光の伝播方向にレーザー光の波長と同程度の周期で
レーザー光の吸収係数を変化させて、利得の最も高い立
てモードが唯一つしか存在しないよようにしているの
で、非定常動作時でも単一の縦モードで発振でき、発振
スペクトルの拡がりや発振モードの不連続な変化等を解
消できる。 また、上記活性層と上記吸収層との間に上記クラッド層
と同じ導電型のバッファ層を設けて、その厚さを適当に
調整すれば、発振閾値を高くすることなく、レーザー光
が吸収層の周期構造を十分感じ、単一縦モードで発振さ
せることができる。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザー装置の斜視
図、第２図は吸収層が活性層の下にある他の実施例の構
造を示した図である。 １，１０…電極、２…ｐ型GaAs基板、３…ｎ型GaAsブロ
ック層、４…ｐ型GaAlAs第１クラッド層、５…GaAlAs活
性層、６…ｎ型GaAsバッファ層、７…ｎ型GaAs吸収層、
８…ｎ型GaAlAs第２クラッド層、９…ｎ型GaAsキャップ
層、１１…電流狭窄溝、１２…ｐ型GaAs吸収層、１３…
ｐ型GaAlAsバッファ層。
図、第２図は吸収層が活性層の下にある他の実施例の構
造を示した図である。 １，１０…電極、２…ｐ型GaAs基板、３…ｎ型GaAsブロ
ック層、４…ｐ型GaAlAs第１クラッド層、５…GaAlAs活
性層、６…ｎ型GaAsバッファ層、７…ｎ型GaAs吸収層、
８…ｎ型GaAlAs第２クラッド層、９…ｎ型GaAsキャップ
層、１１…電流狭窄溝、１２…ｐ型GaAs吸収層、１３…
ｐ型GaAlAsバッファ層。
Claims (2)
- 【請求項１】活性層の両側にクラッド層を有するダブル
ヘテロ構造の分布帰還型の半導体レーザー装置におい
て、上記活性層と一方の上記クラッド層との間に、レー
ザー光の伝播方向に沿って一定の周期で回折格子状の凹
凸を有すると共に上記活性層とエネルギーギヤップが等
しいかまたはやや狭く、かつ上記クラッド層と導電型の
等しい吸収層を有することを特徴とする半導体レーザー
装置。 - 【請求項２】上記活性層と上記回折格子状の吸収層との
間に上記クラッド層と同じ導電型のバッファ層を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザー装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP309985A JPH067624B2 (ja) | 1985-01-10 | 1985-01-10 | 半導体レ−ザ−装置 |
| US06/816,259 US4716570A (en) | 1985-01-10 | 1986-01-06 | Distributed feedback semiconductor laser device |
| DE3689756T DE3689756T2 (de) | 1985-01-10 | 1986-01-09 | Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung. |
| EP86300127A EP0187718B1 (en) | 1985-01-10 | 1986-01-09 | A distributed feedback semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP309985A JPH067624B2 (ja) | 1985-01-10 | 1985-01-10 | 半導体レ−ザ−装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161784A JPS61161784A (ja) | 1986-07-22 |
| JPH067624B2 true JPH067624B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=11547895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP309985A Expired - Lifetime JPH067624B2 (ja) | 1985-01-10 | 1985-01-10 | 半導体レ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067624B2 (ja) |
-
1985
- 1985-01-10 JP JP309985A patent/JPH067624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61161784A (ja) | 1986-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |