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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