JPH10215024A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPH10215024A
JPH10215024A JP2978197A JP2978197A JPH10215024A JP H10215024 A JPH10215024 A JP H10215024A JP 2978197 A JP2978197 A JP 2978197A JP 2978197 A JP2978197 A JP 2978197A JP H10215024 A JPH10215024 A JP H10215024A
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JP
Japan
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layer
semiconductor laser
stripe
resonator
groove
Prior art date
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Withdrawn
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JP2978197A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Abe
博明 阿部
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10215024A publication Critical patent/JPH10215024A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用環境温度に応じて発振できるよう複数の
共振器を持つ半導体レーザを提供する。 【解決手段】 本発明の半導体レーザは、半導体基板2
上に第1のクラッド層4、活性層5、第2のクラッド層
6、コンタクト層7、電流通路を形成するストライプ溝
8、9を有する電流ストップ層10及び電極層11、1
2を順に積層し、電極層11、12から第2のクラッド
層6にわたって断面四角形状の複数の凹部14をそれぞ
れ一定間隔あけてストライプ溝8、9方向に並設し、し
かもストライプ溝8、9を複数それぞれ非平行に並設
し、それぞれのストライプ溝8、9に対応した共振器を
形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用環境温度に応
じて発振できるよう複数の共振器列を持つ半導体レーザ
に関する。
【0002】
【従来技術】半導体レーザの応用分野として、光メモ
リ、光通信、光応用計測、ホログラムスキャナなどが知
られている。これら応用分野の中においても光通信の分
野では、光ファイバの導波特性との関係で赤外波長帯の
半導体レーザが好ましい。このような背景から従来の半
導体レーザには、ファブリペロー型が一般的に使用され
ている。ファブリペロー型半導体レーザは、モードホッ
ピングによる発振波長λ1の変動があり、さらに使用温
度によって発振波長が変動するという欠点を有し、高速
変調時に縦単一モードの発振が不可能なものとなってい
る。
【0003】そこで分布帰還型半導体レーザが注目され
ている。本出願人は、先に、図5に示した構造の分布帰
還型半導体レーザを提供し、安定な縦単一モード発振を
可能にした半導体レーザを製造可能にした。図5に示す
半導体レーザ100は、半導体基板112の下面に電極
層111が形成され、基板112の上に半導体層からな
る第1のクラッド層113、活性層114、半導体層か
らなる第2のクラッド層115が積層され、この層11
5の上面にコンタクト層116が形成されている。コン
タクト層116の上には、絶縁層である電流ストップ層
117が形成され、この電流ストップ層117の中央に
は所定幅寸法の一条のストライプ溝119が形成されて
いる。さらに電流ストップ層117の上面からストライ
プ溝119内の露出するコンタクト層116の上面に跨
って、電極層118が形成されている。また、コンタク
ト層116から上部クラッド層115にわたってストラ
イプ溝119方向に複数の断面四角形状の凹部120が
所定間隔あけて並設されている。これら凹部120によ
って分布帰還型半導体レーザ100の表面部分に回折格
子121が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる分布帰還型半導
体レーザ100では、発振波長を決定する導波光の等価
屈折率の温度係数と、活性層114、第2のクラッド層
115、第1のクラッド層113により決定される半導
体の光利得曲線の中心波長の温度係数が異なるため、周
囲温度環境が−30〜+80℃に変化した場合、グレー
ティング周期(ある凹部120を含めてこの凹部120
から隣の凹部120までの間隔)及び導波光の等価屈折
率から決定される発振波長と、上記半導体の光利得曲線
の中心波長とがずれ、しきい電流値が増大し、さらに光
出力−注入電流特性のスロープ効率が低下して半導体レ
ーザの特性が低下する恐れがあった。本発明は、使用環
境温度に応じて発振できるよう複数の共振器を持つ半導
体レーザを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板上に第1のクラッド層、活性層、第2の
クラッド層、コンタクト層、電流通路を形成するストラ
イプ溝を有する電流ストップ層及び電極層を順に積層
し、該電極層から前記第2のクラッド層にわたって断面
四角形状の複数の凹部をそれぞれ一定間隔あけて前記ス
トライプ溝方向に並設してなる半導体レーザにおいて、
前記ストライプ溝を複数それぞれ非平行に並設し、それ
ぞれのストライプ溝に対応した共振器を形成してなる。
各共振器は、隣接するストライプ溝の間に電極層から第
2のクラッド層に至る溝などの隔離体を設けて画成す
る。
【0006】かかる半導体レーザは、複数の共振器を非
平行に並設しているので、それぞれの共振器におけるグ
レーティング周期を変化させている。各グレーティング
周期は、所定温度における光利得曲線のピーク波長近辺
で発振させるよう設定する。例えば発振波長が1,55
0nmであるInGaAsP/InP系半導体材料を用い
た半導体レーザにおいては、あるストライプ溝方向を他
のストライプ溝方向に対して5度傾けて設けた場合、発
振波長は+6nm変化する。
【0007】このように周囲環境変化に応じて、低温側
では一つのストライプ溝方向に沿った共振器を使用し、
周囲温度が上昇した場合には傾けた他のストライプ溝方
向の共振器を使用してレーザ光を発振する。このことに
より、発振波長と光利得曲線のピーク波長とのずれを低
減させ、いきい電流値の増大及び光出力−注入電流特性
のスロープ効率の低下を抑制することができる。これら
共振器の使い分けは、出力光をモニタし、各共振器列に
注入する電極を切り替えることにより行う。
【0008】第1及び第2のクラッド層は、例えばIn
P等の半導体からなる。第1及び第2のクラッド層は、
一方がp型半導体層なら、他方がn型半導体層である。
活性層は、レーザ動作を起こす媒質であり、例えばIn
GaAsPの半導体からなる。
【0009】コンタクト層は、電極層と半導体層である
第2のクラッド層との接触抵抗を減少させるためのもの
であり、例えばInGaAs等の半導体からなる。この
コンタクト層は、その下方にある第2のクラッド層の半
導体のn型、p型に対応してn型又はp型となる。
【0010】電流ストップ層は、Au等からなる電極層
に加えられた電流をストライプ溝を通してコンタクト層
に流す役割を持ち、例えばSiO2からなる。複数の凹
部のそれぞれの深さは最大1μmとする。これら凹部の
数は、共振器長が大略250〜400μmであり、グレ
ーティング周期を0.2〜0.3μmとした場合、83
0〜2,000の範囲となる。これら並設した凹部は、
ストライプ溝の両側にあってもよいし、またストライプ
溝の片側にあってもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
図面を用いて説明する。一実施の形態を示す半導体レー
ザ1は、図1及び図2に示すように、長方板状のn型I
nPの半導体基板2の下面にAuなどからなる共通電極
3を形成し、基板2の上面にn型InPからなる第1の
クラッド層4、InGaAsPからなる活性層5、p型
InPの第2のクラッド層6、p型InGaAsからな
るコンタクト層7を順に積層して形成している。コンタ
クト層7には、基板2の長手方向に延びるストライプ溝
8、9を形成するよう、SiO2からなる電流ストップ
層10を形成している。電流ストップ層10およびスト
ライプ溝8、9の上には、Auなどからなる導電性の高
い電極層11、12を形成している。また、ストライプ
溝8、9の間には、半導体レーザ1を短手方向に二分割
するよう、長手方向に延びる溝13が形成されている。
【0012】溝13は、2つのストライプ溝に対応する
電極層11、12をそれぞれ単独に駆動可能とするため
に設けたものであり、溝13の底面が、第2のクラッド
層6にて第2のクラッド層6と活性層5との界面近傍に
位置する程度の深さを有しているか、又は溝13の底面
が第1のクラッド層内に位置する程度の深さを有してい
ればよい。ストライプ溝8、9のそれぞれの両側には、
電極層11、12表面から、活性層5に向かって延びる
断面四角形状の複数の凹部14が、一定間隔をあけてス
トライプ溝8、9方向に形成されており、これら凹部1
4によって図1及び図2に示すような回折格子15が形
成される。これら凹部14は、図2に示すように各凹部
の底面が活性層5に達しない程度の深さに形成する。こ
れら凹部14の数は、図1においては12個しか記載さ
れていないが、共振器の長さが大略250〜400μm
であり、グレーティング周期を0.2〜0.3μmとし
た場合、830〜2,000の範囲とする。
【0013】かかる半導体レーザ1では、光導波路とな
る活性層5の近傍にて、図1に示すように活性層5に沿
って回折格子15が形成されることになるので、電極層
11、12からストライプ溝8、9を通して駆動電流を
注入すると、活性層5中で光が生じて振動・結合し、回
折格子15のブラック周波数付近で光帰還に波長選択性
が生じて、しきい値を超えた光がレーザ光となって発振
する。すなわち、図1に示すように、活性層5において
ストライプ溝8の下方に位置する領域には、電極層11
からストライプ溝8を通して注入する駆動電流により光
を発する第1の共振器Aが形成され、また活性層5にお
けるストライプ溝9の下方に位置する領域には、電極層
12から注入する駆動電流により光を発する第2の共振
器Bが形成される。第2の共振器Bに対応するストライ
プ溝9は、半導体レーザ1の共振方向端面に対する垂直
方向に対してある角度θ例えば5度傾けて形成されてお
り、第1の共振器Aに対応するストライプ溝8は、半導
体レーザ1の共振方向端面に対して垂直方向に延びてい
る。
【0014】このように、ストライプ溝8、9を非平行
すなわち第1共振器Aおよび第2共振器Bの共振方向を
非平行に形成すれば、第1共振器Aと第2共振器Bとで
はそれぞれ、ストライプ溝8、9方向と交差する複数の
凹部14間のグレーティング周期が異なる。したがっ
て、第1の共振器Aから発せられる光の波長と、第2の
共振器Bから発せられる光の波長とは、異なることにな
る。なお、これら共振器A,Bの使い分けは、各共振器
に注入する電極を切り替えることにより行う。
【0015】
【実施例】次に、本発明半導体レーザについて具体的に
説明する
【0016】図1及び図2に示した半導体レーザの実施
例について述べる。発振波長が1545nmである半導体
レーザを示す図1及び図2において、半導体基板2とし
て縦×横×厚さが350nm×600μm×150μmのI
nP材料からなる半導体基板、電極層3として厚さ0.
2μmのAuを主体とした層、第1のクラッド層4とし
て厚さ1.0μmのn型InP層、活性層5として厚さ
0.33μmのInGaAsP量子井戸層、第2のクラ
ッド層6として厚さ0.5μmのp型InP層、コンタ
クト層7として0.15μm厚のp型InGaAs層、
電流ストップ層10として0.15μm厚のSiO2
層、電極層11、12として0.15μm厚のAuを主
体とした導電層を使用する。ストライプ溝8、9は幅
2.5μm、長さ350μm、深さ0.15μmであり、
これら溝中に電極層11、12がストライプ溝8、9及
び電流ストップ層10に跨って形成される。凹部14は
幅0.12μm、長さ30μm、深さ0.85μmとし、
これら凹部の数は1458個とし、よって共振器長を3
50μmとする。またこれら凹部14間に挟まれた凸部
は、幅0.12μm、長さ30μm、高さ0.85μmと
する。
【0017】第1の共振器Aを構成する側のストライプ
溝8は半導体基板2の共振方向端面に対して垂直方向に
延びているが、第2の共振器Bを構成するストライプ溝
9はストライプ溝8に対して5度傾いている。このレー
ザのストライプ溝8に対するストライプ溝9の傾斜角度
を横軸、発振波長を縦軸にしてストライプ溝の傾き角度
と対応する共振器の発振波長の関係をプロットしてなる
曲線を示した図3において、上述したようにストライプ
溝8、9の間の角度を5度とすると、一方の共振器A
は、発振波長1546nm、他方の共振器Bでは発振波長
1552nmとなり、これら共振器では発振波長は6nm変
化する。なお図3中、四角にて示した点は測定点を示
す。
【0018】また横軸に温度(℃)、縦軸に発振波長
(nm)として温度と本実施例共振器の発振波長との関
係をプロットしてなる直線を示した図4からわかるよう
に、低温側では、一つの共振器Aを用い、周囲環境温度
が上昇した場合、角度を設けた側の共振器Bからレーザ
光を発振させる。このことにより、発振波長と光利得曲
線のピーク波長とのズレを低減させ、しきい電流値の増
大及び光出力−注入電流特性のスロープ効率(電気−光
変換効率)のスロープの低下を抑制できる。なお図4
中、四角にて示した点は測定点を示す。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る半導体レーザは、電流通路
を形成するストライプ溝を複数それぞれ非平行に並設
し、共振器を構成する断面四角形状の複数の凹部をそれ
ぞれ一定間隔あけてこれらストライプ溝のそれぞれに並
設することによって、それぞれのストライプ溝に対応し
た共振器を形成し、かつストライプ溝を複数非平行に並
設したためそれぞれの共振器におけるグレーティング周
期を変化させたので、使用環境温度に合わせてこれら共
振器を使い分けして発振することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの一実施の形態を示す斜
視図である。
【図2】図1に示した半導体レーザのI−I線に沿っ
た、一部省略した断面図である。
【図3】本発明の半導体レーザの一実施例におけるスト
ライプ溝の傾斜角度と発振波長との関係曲線を示す図で
ある。
【図4】本発明の半導体レーザの一実施例における複数
の共振器のそれぞれの発振波長と温度との関係を示す図
である。
【図5】従来の分布帰還型半導体レーザを示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 半導体基板 4 第1のクラッド層 5 活性層 6 第2のクラッド層 7 コンタクト層 8、9 ストライプ溝 10 電流ストップ層 11、12 電極層 13 溝 14 凹部 15 回折格子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1のクラッド層、活性
    層、第2のクラッド層、コンタクト層、電流通路を形成
    するストライプ溝を有する電流ストップ層及び電極層を
    順に積層し、該電極層から前記第2のクラッド層にわた
    って断面四角形状の複数の凹部をそれぞれ一定間隔あけ
    て前記ストライプ溝方向に並設してなる半導体レーザに
    おいて、前記ストライプ溝を複数それぞれ非平行に並設
    し、それぞれのストライプ溝に対応した共振器を形成し
    てなることを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 前記各共振器を、隣接するストライプ溝
    の間に設けた隔離体によって画成していることを特徴と
    する請求項1記載の半導体レーザ。
  3. 【請求項3】 前記ストライプ溝を2条並設し、一方の
    ストライプ溝を他方のストライプ溝に対して5度傾けて
    並設したことを特徴とする請求項1記載の半導体レー
    ザ。
JP2978197A 1997-01-29 1997-01-29 半導体レ−ザ Withdrawn JPH10215024A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010278278A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光半導体装置
JP2012509580A (ja) * 2008-11-21 2012-04-19 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 エッジ発光型半導体レーザチップ

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Effective date: 20040406