JPH0685382A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0685382A JPH0685382A JP23166692A JP23166692A JPH0685382A JP H0685382 A JPH0685382 A JP H0685382A JP 23166692 A JP23166692 A JP 23166692A JP 23166692 A JP23166692 A JP 23166692A JP H0685382 A JPH0685382 A JP H0685382A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振器方向でのキャリアの密度分布を考慮し
て、充分な高出力特性を得ることができる半導体レーザ
を提供する。 【構成】 半導体レーザのキャリアの密度分布が空間的
ホールバーニング現象のために不均一になることを考慮
して、ＡＲコートの反射率を最適化し、空間的ホールバ
ーニング現象の影響下においても、高出力の半導体レー
ザを得る。また、半導体レーザのキャリアの密度分布が
空間的ホールバーニング現象のために不均一になること
を考慮して、キャリアの密度分布の不均一を補償するよ
うに活性層に注入する電流分布を不均一にして、空間的
ホールバーニング現象の影響下においても、高出力の半
導体レーザを得る。
て、充分な高出力特性を得ることができる半導体レーザ
を提供する。 【構成】 半導体レーザのキャリアの密度分布が空間的
ホールバーニング現象のために不均一になることを考慮
して、ＡＲコートの反射率を最適化し、空間的ホールバ
ーニング現象の影響下においても、高出力の半導体レー
ザを得る。また、半導体レーザのキャリアの密度分布が
空間的ホールバーニング現象のために不均一になること
を考慮して、キャリアの密度分布の不均一を補償するよ
うに活性層に注入する電流分布を不均一にして、空間的
ホールバーニング現象の影響下においても、高出力の半
導体レーザを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ、特に光フ
ァイバ増幅器を励起するために必要な１．４８μｍ帯の
光を発する高出力の半導体レーザに関する。
ァイバ増幅器を励起するために必要な１．４８μｍ帯の
光を発する高出力の半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを用いて光信号により長距離
通信する場合、伝送損失によって光信号が減衰するた
め、光ファイバ伝送路の途中に、光信号を電気的に増幅
するための中継器を設ける必要がある。近年、電気的に
光信号を増幅する中継器に代わって電気信号に変換する
ことなく光信号のままで増幅する光ファイバ増幅器が用
いられるようになってきている。それにともない、光フ
ァイバ増幅器を励起するために必要な１．４８μｍ帯の
高出力の半導体レーザの開発が急がれている。
通信する場合、伝送損失によって光信号が減衰するた
め、光ファイバ伝送路の途中に、光信号を電気的に増幅
するための中継器を設ける必要がある。近年、電気的に
光信号を増幅する中継器に代わって電気信号に変換する
ことなく光信号のままで増幅する光ファイバ増幅器が用
いられるようになってきている。それにともない、光フ
ァイバ増幅器を励起するために必要な１．４８μｍ帯の
高出力の半導体レーザの開発が急がれている。
【０００３】一般にファブリペロー型半導体レーザで
は、活性層の一方の端面を低反射率膜によりＡＲ（無反
射）コートし、他方の端面を高反射率膜によりＨＲ（高
反射）コートしている。ＡＲコートされた端面からレー
ザ光が出力される。従来の半導体レーザの場合、ＨＲコ
ート側の高反射率膜の反射率を、できるかぎり１００％
に近くなるようにし、ＡＲコートの低反射率膜の反射率
を、半導体レーザの発振しきい値電流値が異常に高くな
らない程度で十分低く（例えば０．５％以下）するよう
にしていた。
は、活性層の一方の端面を低反射率膜によりＡＲ（無反
射）コートし、他方の端面を高反射率膜によりＨＲ（高
反射）コートしている。ＡＲコートされた端面からレー
ザ光が出力される。従来の半導体レーザの場合、ＨＲコ
ート側の高反射率膜の反射率を、できるかぎり１００％
に近くなるようにし、ＡＲコートの低反射率膜の反射率
を、半導体レーザの発振しきい値電流値が異常に高くな
らない程度で十分低く（例えば０．５％以下）するよう
にしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、単にＨＲコート側の高反射率膜の反射率をでき
るだけ高くし、ＡＲコートの低反射率膜の反射率を十分
低くするだけでは、充分な高出力特性を得ることができ
ないという問題があった。本発明の目的は、共振器方向
でのキャリアの密度分布を考慮して、充分な高出力特性
を得ることができる半導体レーザを提供することにあ
る。
ように、単にＨＲコート側の高反射率膜の反射率をでき
るだけ高くし、ＡＲコートの低反射率膜の反射率を十分
低くするだけでは、充分な高出力特性を得ることができ
ないという問題があった。本発明の目的は、共振器方向
でのキャリアの密度分布を考慮して、充分な高出力特性
を得ることができる半導体レーザを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、ファブリ
ペロー型半導体レーザにおける共振器方向でのキャリア
の密度分布について測定したところ、共振器方向でのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象の為に
不均一になり、そのために共振器方向でのゲインが不均
一になることがわかった。
ペロー型半導体レーザにおける共振器方向でのキャリア
の密度分布について測定したところ、共振器方向でのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象の為に
不均一になり、そのために共振器方向でのゲインが不均
一になることがわかった。
【０００６】そこで、本願発明者は、半導体レーザのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、ＡＲコートの反射率を
最適化すれば、空間的ホールバーニング現象の影響下に
おいても、高出力の半導体レーザを製造することができ
るのではないかという第１の着想を得た。また、本願発
明者は、半導体レーザのキャリアの密度分布が空間的ホ
ールバーニング現象のために不均一になることを考慮し
て、キャリアの密度分布の不均一を補償するように活性
層に注入する電流分布を不均一にすれば、空間的ホール
バーニング現象の影響下においても、高出力の半導体レ
ーザを製造することができるのではないかという第２の
着想を得た。
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、ＡＲコートの反射率を
最適化すれば、空間的ホールバーニング現象の影響下に
おいても、高出力の半導体レーザを製造することができ
るのではないかという第１の着想を得た。また、本願発
明者は、半導体レーザのキャリアの密度分布が空間的ホ
ールバーニング現象のために不均一になることを考慮し
て、キャリアの密度分布の不均一を補償するように活性
層に注入する電流分布を不均一にすれば、空間的ホール
バーニング現象の影響下においても、高出力の半導体レ
ーザを製造することができるのではないかという第２の
着想を得た。
【０００７】上述した本発明の原理について以下詳述す
る。まず、第１の着想について説明する。図１に、ファ
ブリペロー型半導体レーザの共振器に沿った位置ｚ（μ
ｍ）に対する光強度Ｓ（ｚ）と利得ｇ（ｃｍ-1）を示
す。横軸は位置ｚ（μｍ）を示し、最も左側のｚ＝０
（μｍ）がＡＲコート側の端面であり、最も右側のｚ＝
９００（μｍ）がＨＲコート側の端面である。左側縦軸
は光強度Ｓ（ｚ）を示し、右側縦軸は利得ｇ（ｃｍ-1）
を示している。
る。まず、第１の着想について説明する。図１に、ファ
ブリペロー型半導体レーザの共振器に沿った位置ｚ（μ
ｍ）に対する光強度Ｓ（ｚ）と利得ｇ（ｃｍ-1）を示
す。横軸は位置ｚ（μｍ）を示し、最も左側のｚ＝０
（μｍ）がＡＲコート側の端面であり、最も右側のｚ＝
９００（μｍ）がＨＲコート側の端面である。左側縦軸
は光強度Ｓ（ｚ）を示し、右側縦軸は利得ｇ（ｃｍ-1）
を示している。
【０００８】測定に用いたファブリペロー型半導体レー
ザは、ＡＲコート側の端面の反射率が０．１％で、ＨＲ
コート側の端面の反射率が１００％であり、しきい値電
流の５倍の電流が注入されている。一般に、半導体レー
ザの共振器内の光強度は、図１に点線で示すように、Ａ
Ｒコート側で高く、ＨＲコート側で低くなる。そのた
め、軸方向の空間的ホールバーニング現象により光強度
の強い部分で多くのキャリアが失われて、キャリアの密
度分布がＡＲコート側で低くなる不均一なものになる。
キャリアの密度分布が不均一になると、図１に示すよう
に、利得の分布はキャリアの密度分布と同様にＡＲコー
ト側で低く、ＨＲコート側で高くなる。利得が不均一に
なると、光のキャリアの相互作用が小さくなってしま
い、光強度は図１で実線で示したように、利得が均一で
あるとした場合の光強度分布（点線）よりもかなり低く
なってしまう。
ザは、ＡＲコート側の端面の反射率が０．１％で、ＨＲ
コート側の端面の反射率が１００％であり、しきい値電
流の５倍の電流が注入されている。一般に、半導体レー
ザの共振器内の光強度は、図１に点線で示すように、Ａ
Ｒコート側で高く、ＨＲコート側で低くなる。そのた
め、軸方向の空間的ホールバーニング現象により光強度
の強い部分で多くのキャリアが失われて、キャリアの密
度分布がＡＲコート側で低くなる不均一なものになる。
キャリアの密度分布が不均一になると、図１に示すよう
に、利得の分布はキャリアの密度分布と同様にＡＲコー
ト側で低く、ＨＲコート側で高くなる。利得が不均一に
なると、光のキャリアの相互作用が小さくなってしま
い、光強度は図１で実線で示したように、利得が均一で
あるとした場合の光強度分布（点線）よりもかなり低く
なってしまう。
【０００９】このような空間的ホールバーニング現象に
よる効果を考慮すると、半導体レーザにおいて注入され
たキャリアに対して発生するフォトンの割合を示すスロ
ープ効率ηD （％）は、次式
よる効果を考慮すると、半導体レーザにおいて注入され
たキャリアに対して発生するフォトンの割合を示すスロ
ープ効率ηD （％）は、次式
【００１０】
【数２】 但し、ηi は内部量子効率 Ｌ は共振器長 αi は内部損失 Ｒ1 はＡＲコート側の端面の反射率 Ｒ2 はＨＲコート側の端面の反射率 Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）は空間的ホールバーニング現象の影
響を表す係数 で与えられる。係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）は、軸方向での
光強度分布を考慮したレート方程式を解くことにより求
めることができる。
響を表す係数 で与えられる。係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）は、軸方向での
光強度分布を考慮した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２に、ＡＲコートの反射率Ｒ1 に対する
スロープ効率ηD と係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示す。横
軸はＡＲコートの反射率Ｒ1 （％）を示し、左側縦軸は
スロープ効率ηD （％）を示し、右側縦軸は係数Ｔ
h （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示している。図２のグラフにおい
て、一点鎖線は空間的ホールバーニング効果の影響を表
す係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を表している。また、破線は
空間的ホールバーニング効果の影響を考慮しない場合の
スロープ効率ηD を表し、実線は空間的ホールバーニン
グ効果の影響を考慮した場合のスロープ効率ηD を表し
ている。
スロープ効率ηD と係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示す。横
軸はＡＲコートの反射率Ｒ1 （％）を示し、左側縦軸は
スロープ効率ηD （％）を示し、右側縦軸は係数Ｔ
h （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示している。図２のグラフにおい
て、一点鎖線は空間的ホールバーニング効果の影響を表
す係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を表している。また、破線は
空間的ホールバーニング効果の影響を考慮しない場合の
スロープ効率ηD を表し、実線は空間的ホールバーニン
グ効果の影響を考慮した場合のスロープ効率ηD を表し
ている。
【００１２】図２のグラフからわかるように、空間的ホ
ールバーニング効果は反射率Ｒ1 が低くなると低下する
ので、空間的ホールバーニング効果を考慮した場合、低
反射率領域でスロープ効率ηD の低下がみられる。した
がって、スロープ効率ηD は、ＡＲコートの反射率Ｒ1
が高くても低下するが、低すぎても低下することがわか
った。すなわち、半導体レーザの充分な高出力特性を得
るために、スロープ効率ηD が最大値をとるＡＲコート
の反射率Ｒ1 の最適値が存在していることがわかった。
ールバーニング効果は反射率Ｒ1 が低くなると低下する
ので、空間的ホールバーニング効果を考慮した場合、低
反射率領域でスロープ効率ηD の低下がみられる。した
がって、スロープ効率ηD は、ＡＲコートの反射率Ｒ1
が高くても低下するが、低すぎても低下することがわか
った。すなわち、半導体レーザの充分な高出力特性を得
るために、スロープ効率ηD が最大値をとるＡＲコート
の反射率Ｒ1 の最適値が存在していることがわかった。
【００１３】図３のグラフは、図２においてスロープ効
率ηD が最大値となるＡＲコートの反射率Ｒ1 のαi Ｌ
依存性を示したものである。横軸は活性層の吸収率αi
と活性層の共振器長Ｌを掛けたαi Ｌを示し、縦軸はス
ロープ効率ηD が最大値となるＡＲコートの反射率Ｒ0
（％）を示している。なお、ＨＲコート側の反射率Ｒ 2
は１００％である。
率ηD が最大値となるＡＲコートの反射率Ｒ1 のαi Ｌ
依存性を示したものである。横軸は活性層の吸収率αi
と活性層の共振器長Ｌを掛けたαi Ｌを示し、縦軸はス
ロープ効率ηD が最大値となるＡＲコートの反射率Ｒ0
（％）を示している。なお、ＨＲコート側の反射率Ｒ 2
は１００％である。
【００１４】図３のグラフから最大値をとるＡＲコート
の反射率Ｒ0 は次式で表される。
の反射率Ｒ0 は次式で表される。
【００１５】
【数３】 すなわち、上式を満足するような反射率を持つＡＲコー
トを行えば、空間的ホールバーニング効果を考慮した上
で最適な効率と大きな光出力を得ることができる。ま
た、ＡＲコートの反射率Ｒ1 が次式 Ｒ0 ／２＜Ｒ1 ＜２Ｒ0 を満足する場合、最大効率の９５％以上の効率を得るこ
とができる。
トを行えば、空間的ホールバーニング効果を考慮した上
で最適な効率と大きな光出力を得ることができる。ま
た、ＡＲコートの反射率Ｒ1 が次式 Ｒ0 ／２＜Ｒ1 ＜２Ｒ0 を満足する場合、最大効率の９５％以上の効率を得るこ
とができる。
【００１６】次に、第２の着想について説明する。第２
の着想は、キャリアの密度分布の不均一を補償するよう
に活性層に注入する電流分布を不均一にして、空間的ホ
ールバーニング現象の影響下においても、高出力の半導
体レーザを実現するものである。例えば、注入する電極
をＡＲコート側とＨＲコート側とで２分割し、ＡＲコー
ト側の電極により注入する電流Ｉ1を、ＨＲコート側の
電極により注入する電流Ｉ2 よりも大きくする。
の着想は、キャリアの密度分布の不均一を補償するよう
に活性層に注入する電流分布を不均一にして、空間的ホ
ールバーニング現象の影響下においても、高出力の半導
体レーザを実現するものである。例えば、注入する電極
をＡＲコート側とＨＲコート側とで２分割し、ＡＲコー
ト側の電極により注入する電流Ｉ1を、ＨＲコート側の
電極により注入する電流Ｉ2 よりも大きくする。
【００１７】図４は、ＨＲコート側の端面の反射率Ｒ2
が１００％の場合における、ＡＲコート側反射率Ｒ1 に
対する係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示す。横軸はＡＲコー
ト側の反射率Ｒ1 （％）を示し、左側縦軸はスロープ効
率ηD （％）を示し、右側縦軸は係数Ｔh （Ｒ1 、
Ｒ2 ）を示す。図４には、電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の平均値
Ｉに対する電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の差ΔＩ（＝Ｉ1 −
Ｉ2 ）を０％から１００％と変化させた場合の係数Ｔh
（Ｒ1 、Ｒ2 ）を示している。
が１００％の場合における、ＡＲコート側反射率Ｒ1 に
対する係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）を示す。横軸はＡＲコー
ト側の反射率Ｒ1 （％）を示し、左側縦軸はスロープ効
率ηD （％）を示し、右側縦軸は係数Ｔh （Ｒ1 、
Ｒ2 ）を示す。図４には、電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の平均値
Ｉに対する電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の差ΔＩ（＝Ｉ1 −
Ｉ2 ）を０％から１００％と変化させた場合の係数Ｔh
（Ｒ1 、Ｒ2 ）を示している。
【００１８】ΔＩ／Ｉ＝０％の場合とは、半導体レーザ
の共振器方向に均一に電流を注入した場合である。ＡＲ
コートの反射率Ｒ1 を小さくしていくに従って、空間的
ホールバーニング効果の影響を受け、係数Ｔh （Ｒ1 ，
Ｒ2 ）が小さくなっていることがわかる。図２のグラフ
に示すように、係数Ｔh （Ｒ1 ，Ｒ2 ）が低くなってい
くとスロープ効率ηD も低減してしまう。
の共振器方向に均一に電流を注入した場合である。ＡＲ
コートの反射率Ｒ1 を小さくしていくに従って、空間的
ホールバーニング効果の影響を受け、係数Ｔh （Ｒ1 ，
Ｒ2 ）が小さくなっていることがわかる。図２のグラフ
に示すように、係数Ｔh （Ｒ1 ，Ｒ2 ）が低くなってい
くとスロープ効率ηD も低減してしまう。
【００１９】ΔＩ／Ｉを２５％、５０％、７５％、１０
０％と大きくして、注入電流の不均一の度合いを大きく
していくと、空間的ホールバーニング効果による係数Ｔ
h （Ｒ1 ，Ｒ2 ）の低下が少なくなっていることがわか
る。このことはスロープ効率ηD の低下を抑えることに
なり、共振器方向でのキャリアの密度分布を補償して、
充分な高出力特性を得ることができる。
０％と大きくして、注入電流の不均一の度合いを大きく
していくと、空間的ホールバーニング効果による係数Ｔ
h （Ｒ1 ，Ｒ2 ）の低下が少なくなっていることがわか
る。このことはスロープ効率ηD の低下を抑えることに
なり、共振器方向でのキャリアの密度分布を補償して、
充分な高出力特性を得ることができる。
【００２０】
【作用】このように本発明によれば、半導体レーザのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、ＡＲコートの反射率を
最適化したので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、ＡＲコートの反射率を
最適化したので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
【００２１】また、本発明によれば、半導体レーザのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、キャリアの密度分布の
不均一を補償するように活性層に注入する電流分布を不
均一にしたので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、キャリアの密度分布の
不均一を補償するように活性層に注入する電流分布を不
均一にしたので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
【００２２】
【実施例】本発明の第１の実施例による半導体レーザを
図５乃至図８を用いて説明する。図５に本実施例の半導
体レーザの構造を示す。図５に示すように、下面に電極
１０が形成されたｎ−ＩｎＰ基板１２の上面はメサ形状
に加工されている。ｎ−ＩｎＰ基板１２のメサ形状の上
面には、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰの歪多重量子井
戸構造を有する活性層１６が形成され、活性層１６上に
はクラッド層１８が形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板１
２のメサ形状、活性層１６、クラッド層１８の側面には
ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層１４が形成されている。
図５乃至図８を用いて説明する。図５に本実施例の半導
体レーザの構造を示す。図５に示すように、下面に電極
１０が形成されたｎ−ＩｎＰ基板１２の上面はメサ形状
に加工されている。ｎ−ＩｎＰ基板１２のメサ形状の上
面には、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰの歪多重量子井
戸構造を有する活性層１６が形成され、活性層１６上に
はクラッド層１８が形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板１
２のメサ形状、活性層１６、クラッド層１８の側面には
ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層１４が形成されている。
【００２３】ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層１４とクラッド層１
８の上面を覆うようにして、ｎ−ＩｎＰ電流狭窄層２０
とｐ−ＩｎＰクラッド層２２が形成され、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層２２上には、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
２４が形成されている。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層２４上にはストライプ状に開口された絶縁膜２６が形
成され、この絶縁膜２６上に電極２８が形成されてい
る。
８の上面を覆うようにして、ｎ−ＩｎＰ電流狭窄層２０
とｐ−ＩｎＰクラッド層２２が形成され、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層２２上には、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
２４が形成されている。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層２４上にはストライプ状に開口された絶縁膜２６が形
成され、この絶縁膜２６上に電極２８が形成されてい
る。
【００２４】半導体レーザの一方の端面には、前述した
次式 Ｒ0 ／２＜Ｒ1 ＜２Ｒ0 を満足するような反射率Ｒ1 のＡＲコート３０がＳｉＮ
膜又はＳｉＯ2 膜をコーティングすることにより形成さ
れている。他方の端面には、反射率Ｒ2 が９９％のＨＲ
コート３２がＳｉＯ2 膜とアモルファス−Ｓｉ膜を３層
コーティングすることにより形成されている。
次式 Ｒ0 ／２＜Ｒ1 ＜２Ｒ0 を満足するような反射率Ｒ1 のＡＲコート３０がＳｉＮ
膜又はＳｉＯ2 膜をコーティングすることにより形成さ
れている。他方の端面には、反射率Ｒ2 が９９％のＨＲ
コート３２がＳｉＯ2 膜とアモルファス−Ｓｉ膜を３層
コーティングすることにより形成されている。
【００２５】活性層１６の構造の詳細を図６のバンドダ
イヤグラムを用いて説明する。活性層１６は、約２ｎｍ
厚のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．６２）活性層と約１
０ｎｍ厚のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y バリア層が交互
に積層され、歪多重量子井戸構造を形成している。バリ
ア層の組成波長λｇは１．３μｍであり、ｎ−ＩｎＰ基
板１２と格子整合している。
イヤグラムを用いて説明する。活性層１６は、約２ｎｍ
厚のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．６２）活性層と約１
０ｎｍ厚のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y バリア層が交互
に積層され、歪多重量子井戸構造を形成している。バリ
ア層の組成波長λｇは１．３μｍであり、ｎ−ＩｎＰ基
板１２と格子整合している。
【００２６】歪多重量子井戸構造の両側にはＳＣＨ（Ｓ
ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造をとるための約１００ｎｍ
厚のＳＣＨ層が形成されている。ＳＣＨ層の組成波長λ
ｇは１．１μｍである。図７に、本実施例の半導体レー
ザのＡＲコート３０の反射率Ｒ1 を変えた場合のスロー
プ効率ηD の測定値を黒点で示す。実線は理論値であ
る。図７から明らかなように、測定値は理論値とほぼ一
致しており、ＡＲコート３０の反射率Ｒ1が数％のとこ
ろで最大値になっていることが分かる。
ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造をとるための約１００ｎｍ
厚のＳＣＨ層が形成されている。ＳＣＨ層の組成波長λ
ｇは１．１μｍである。図７に、本実施例の半導体レー
ザのＡＲコート３０の反射率Ｒ1 を変えた場合のスロー
プ効率ηD の測定値を黒点で示す。実線は理論値であ
る。図７から明らかなように、測定値は理論値とほぼ一
致しており、ＡＲコート３０の反射率Ｒ1が数％のとこ
ろで最大値になっていることが分かる。
【００２７】また、図７に、活性層１６を、歪多重量子
井戸構造ではなく、約０．１５μｍ厚のバルク（Ｂｕｌ
ｋ）のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．６２）層により構
成した場合のスロープ効率ηD を測定値を白点で示す。
実線は理論値である。図７から明らかなように、測定値
は理論値とほぼ一致しており、ＡＲコート３０の反射率
Ｒ1 が数％のところで最大値になっているが、歪多重量
子井戸構造の場合よりも全体的にスロープ効率ηD が低
下していることが分かる。
井戸構造ではなく、約０．１５μｍ厚のバルク（Ｂｕｌ
ｋ）のＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．６２）層により構
成した場合のスロープ効率ηD を測定値を白点で示す。
実線は理論値である。図７から明らかなように、測定値
は理論値とほぼ一致しており、ＡＲコート３０の反射率
Ｒ1 が数％のところで最大値になっているが、歪多重量
子井戸構造の場合よりも全体的にスロープ効率ηD が低
下していることが分かる。
【００２８】ＡＲコート３０の反射率を変化させて効率
が最大となる半導体レーザの電流光出力特性を図８に示
す。この半導体レーザは、活性層１６が歪多重量子井戸
構造であり、ＡＲコート３０の反射率Ｒ1 が２％、ＨＲ
コート３２の反射率Ｒ1 が９５％、共振器長Ｌが９００
μｍである。スロープ効率ηD は０．４５ｍＷ／ｍＡと
なり、駆動電流に対して高い光出力が得られた。
が最大となる半導体レーザの電流光出力特性を図８に示
す。この半導体レーザは、活性層１６が歪多重量子井戸
構造であり、ＡＲコート３０の反射率Ｒ1 が２％、ＨＲ
コート３２の反射率Ｒ1 が９５％、共振器長Ｌが９００
μｍである。スロープ効率ηD は０．４５ｍＷ／ｍＡと
なり、駆動電流に対して高い光出力が得られた。
【００２９】このように本実施例によれば、空間的ホー
ルバーニング効果を考慮してＡＲコートの反射率を決定
しているため、スロープ効率が最大の半導体レーザを製
造することができ、高い光出力特性を得ることができ
る。本発明の第２の実施例による半導体レーザを図９を
用いて説明する。図５に示す第１の実施例の半導体レー
ザと同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。
ルバーニング効果を考慮してＡＲコートの反射率を決定
しているため、スロープ効率が最大の半導体レーザを製
造することができ、高い光出力特性を得ることができ
る。本発明の第２の実施例による半導体レーザを図９を
用いて説明する。図５に示す第１の実施例の半導体レー
ザと同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。
【００３０】本実施例の半導体レーザは、上面に形成さ
れた電極２８を２つに分割し、ＡＲコート３０側の電極
３４により注入する電流Ｉ1 と、ＨＲコート３２側の電
極３６により注入する電流Ｉ2 を独立に制御できるよう
にしている。ＡＲコート３０側の電極３４により注入す
る電流Ｉ1 をＨＲコート３２側の電極３６により注入す
る電流Ｉ2 よりも大きくすることにより、空間的ホール
バーニング効果によるキャリアの密度分布を補償し、ス
ロープ効率の低下を抑えるようにしている。
れた電極２８を２つに分割し、ＡＲコート３０側の電極
３４により注入する電流Ｉ1 と、ＨＲコート３２側の電
極３６により注入する電流Ｉ2 を独立に制御できるよう
にしている。ＡＲコート３０側の電極３４により注入す
る電流Ｉ1 をＨＲコート３２側の電極３６により注入す
る電流Ｉ2 よりも大きくすることにより、空間的ホール
バーニング効果によるキャリアの密度分布を補償し、ス
ロープ効率の低下を抑えるようにしている。
【００３１】電流Ｉ1 と電流Ｉ2 の平均値Ｉに対する電
流Ｉ1 と電流Ｉ2 の差ΔＩ（＝Ｉ1−Ｉ2 ）を、図４の
理論値に応じて係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）が低下しないよ
うに設定し、係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）が最大になるよう
にＡＲコートの反射率Ｒ1 を定めることにより、高出力
の半導体レーザを実現することができた。このように本
実施例によれば、空間的ホールバーニング効果の影響を
考慮してキャリアの密度分布の不均一を補償するように
活性層に注入する電流分布を不均一にしたので、空間的
ホールバーニング現象の影響下においても、高出力の半
導体レーザを製造することができる。
流Ｉ1 と電流Ｉ2 の差ΔＩ（＝Ｉ1−Ｉ2 ）を、図４の
理論値に応じて係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）が低下しないよ
うに設定し、係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）が最大になるよう
にＡＲコートの反射率Ｒ1 を定めることにより、高出力
の半導体レーザを実現することができた。このように本
実施例によれば、空間的ホールバーニング効果の影響を
考慮してキャリアの密度分布の不均一を補償するように
活性層に注入する電流分布を不均一にしたので、空間的
ホールバーニング現象の影響下においても、高出力の半
導体レーザを製造することができる。
【００３２】本発明は上記実施例に限らず種々の変形が
可能である。例えば、上記第１及び第２の実施例ではＡ
ＲコートをＳｉＮ膜又はＳｉＯ2 膜をコーティングする
ことにより形成したが、ＦＭｇ（弗化マグネシウム）と
ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）の２層膜でもよい。また、第
２の実施例では電極を２つの分割したがもっと多数の電
極に分割してきめ細かな電流制御を行ってもよい。
可能である。例えば、上記第１及び第２の実施例ではＡ
ＲコートをＳｉＮ膜又はＳｉＯ2 膜をコーティングする
ことにより形成したが、ＦＭｇ（弗化マグネシウム）と
ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）の２層膜でもよい。また、第
２の実施例では電極を２つの分割したがもっと多数の電
極に分割してきめ細かな電流制御を行ってもよい。
【００３３】さらに、上記第１及び第２の実施例の構成
の半導体レーザに限らず他の構成の半導体レーザにも本
発明を適用できることはいうまでもない。また、第１の
実施例と第２の実施例を組み合わせてもよい。すなわ
ち、第２の実施例により電極を分割して注入電流を最適
化すると共に、さらに、第１の実施例によりスロープ効
率が最大になるようにＡＲコートの反射率を最適化する
ようにしてもよい。
の半導体レーザに限らず他の構成の半導体レーザにも本
発明を適用できることはいうまでもない。また、第１の
実施例と第２の実施例を組み合わせてもよい。すなわ
ち、第２の実施例により電極を分割して注入電流を最適
化すると共に、さらに、第１の実施例によりスロープ効
率が最大になるようにＡＲコートの反射率を最適化する
ようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、半導体レ
ーザのキャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現
象のために不均一になることを考慮して、ＡＲコートの
反射率を最適化したので、空間的ホールバーニング現象
の影響下においても、高出力の半導体レーザを製造する
ことができる。
ーザのキャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現
象のために不均一になることを考慮して、ＡＲコートの
反射率を最適化したので、空間的ホールバーニング現象
の影響下においても、高出力の半導体レーザを製造する
ことができる。
【００３５】また、本発明によれば、半導体レーザのキ
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、キャリアの密度分布の
不均一を補償するように活性層に注入する電流分布を不
均一にしたので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
ャリアの密度分布が空間的ホールバーニング現象のため
に不均一になることを考慮して、キャリアの密度分布の
不均一を補償するように活性層に注入する電流分布を不
均一にしたので、空間的ホールバーニング現象の影響下
においても、高出力の半導体レーザを製造することがで
きる。
【図１】半導体レーザの共振器に沿った位置ｚに対する
光強度Ｓと利得ｇの関係を示すグラフである。
光強度Ｓと利得ｇの関係を示すグラフである。
【図２】半導体レーザのＡＲコート反射率Ｒ1 に対する
スロープ効率ηD と係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）の関係を示
すグラフである。
スロープ効率ηD と係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）の関係を示
すグラフである。
【図３】半導体レーザのＡＲコート反射率Ｒ1 のαi Ｌ
依存性を示すグラフである。
依存性を示すグラフである。
【図４】半導体レーザのＡＲコート反射率Ｒ1 に対する
係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）の関係を示すグラフである。
係数Ｔh （Ｒ1 、Ｒ2 ）の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例による半導体レーザの斜
視図である。
視図である。
【図６】本発明の第１の実施例による半導体レーザのエ
ネルギバンドダイヤグラムである。
ネルギバンドダイヤグラムである。
【図７】本発明の第１の実施例による半導体レーザのス
ロープ効率を示すグラフである。
ロープ効率を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施例による半導体レーザの電
流光出力特性を示すグラフである。
流光出力特性を示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施例による半導体レーザの斜
視図である。
視図である。
１０…電極 １２…ｎ−ＩｎＰ基板 １４…ｐ−ＩｎＰ電流狭窄層 １６…活性層 １８…クラッド層 ２０…ｎ−ＩｎＰ電流狭窄層 ２２…ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２４…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２６…絶縁膜 ２８…電極 ３０…ＡＲコート ３２…ＨＲコート ３４、３６…電極
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層の一方の端面に低反射率膜が形成
され、他方の端面に高反射率膜が形成され、前記低反射
率膜と前記高反射率膜により共振器を構成する半導体レ
ーザにおいて、 Ｒ0 を次式 【数１】 但し、αi は活性層の吸収率 Ｌ は活性層の共振器長 で表したとき、 前記低反射率膜の反射率Ｒ1 が次式 Ｒ0 ／２＜Ｒ1 ＜２Ｒ0 の範囲内であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 活性層の一方の端面に低反射率膜が形成
され、他方の端面に高反射率膜が形成され、前記低反射
率膜と前記高反射率膜により共振器を構成する半導体レ
ーザにおいて、 前記活性層に電流を注入する電極が、少なくとも前記高
反射率膜側と前記低反射率膜側に分割され、前記低反射
率膜側に位置する電極により注入する電流の方が、前記
高反射率膜側に位置する電極により注入する電流よりも
大きいことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体レーザにお
いて、 前記低反射率膜が、弗化マグネシウムとセレン化亜鉛の
２層膜であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の半導体レーザにお
いて、 前記低反射率膜が、窒化シリコンの単層膜であることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の半導
体レーザにおいて、 前記高反射率膜が、酸化シリコンとアモルファスシリコ
ンの多層膜であることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23166692A JP3298667B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23166692A JP3298667B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685382A true JPH0685382A (ja) | 1994-03-25 |
| JP3298667B2 JP3298667B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=16927081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23166692A Expired - Fee Related JP3298667B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298667B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03295289A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Nec Corp | 集積型光半導体装置およびその駆動方法 |
| JPH04226094A (ja) * | 1990-03-23 | 1992-08-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23166692A patent/JP3298667B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04226094A (ja) * | 1990-03-23 | 1992-08-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JPH03295289A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Nec Corp | 集積型光半導体装置およびその駆動方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3298667B2 (ja) | 2002-07-02 |
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