JPH1041582A - 光導波路型半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横基本モードの発振レーザ光が支配的で、分
布の対称性および単峰特性に優れ、高出力動作時の光損
傷耐性が改善された光導波路型半導体レーザ装置を提供
する。 【解決手段】 半導体レーザ装置を構成するペレット１
Ａ中にストライプ状の光導波路６を備え、光導波路６の
両端に接する両端面２Ａ、２Ｂにより共振器が構成され
た端面発光構成の光導波路型半導体レーザ装置におい
て、光導波路６の軸６ａと各端面２Ａ、２Ｂの法線２Ａ
ｐ、２Ｂｐとがなす各角度のうち少なくとも一方を、発
振レーザ光の各端面２Ａ、２Ｂにおける横基本モードの
反射効率が少なくとも横１次モードを含む横高次モード
の反射効率よりも大である、偏角θで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路型半導体
レーザ装置に関し、とりわけ横基本モードのレーザ光を
選択的に発振可能な光導波路構造および端面構造を備え
る光導波路型半導体レーザ装置に関する。特に、傾斜端
面を備え、横基本モードのレーザ光を選択的に発振させ
る光導波路型半導体レーザ装置と、屈曲導波路を備え、
横基本モードのレーザ光を選択的に発振させる光導波路
型半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク用光源等、半導体レ
ーザ装置の多くの利用分野においては、光ビームが単一
の円あるいは楕円で出力されるような、対称性や単峰性
が確保されることが望ましく、従ってレーザ光の横モー
ドが基本モードの単一発振によるか、あるいは基本モー
ドが支配的である特性が求められる。そこで従来の半導
体レーザ装置は、基本モード優位あるいは基本モード支
配を実現するため、活性層の面に平行な方向に電流を封
じ込めるべく、活性層に狭い幅のストライプ状の光導波
路を備える構成となっている。

【０００３】図１９は、このような従来の光導波路型半
導体レーザ装置の構成を示す模式斜視図である。同図に
おいて、端面発光構成の光導波路型半導体レーザ装置２
０１のペレット２０１Ａは、上下のクラッド層２０３、
２０４ならびにこれらクラッド層２０３、２０４に挟ま
れた活性層２０５から成る。活性層２０５中には、スト
ライプ状の光導波路２０６を備え、この光導波路２０６
の両端に接するペレット２０１Ａの鏡面状の両端面２０
２Ａ、２０２Ｂにより構成される共振器とともに、利得
導波型（ｇａｉｎ ｇｕｉｄｅ型）の半導体レーザ装置
を構成している。

【０００４】光導波路２０６の軸２０６ａは、両端面２
０２Ａ、２０２Ｂに鉛直に構成されており、よって図２
０の模式上面図に示されるように、光導波路２０６は鏡
面状の両端面２０２Ａ、２０２Ｂに直角に形成される。

【０００５】ここでストライプ状の光導波路２０６の幅
Ｗ２０１は、注入電流がこの狭いストライプに集中し
て、電子と正孔が再結合することにより発光する構成と
なっている。

【０００６】従来技術においては、高次横モードのレー
ザ発振を抑制する方法として、光導波路のシングルモー
ド化の他、高次モードに対する選択的な損失を伴う光導
波路の形成などが試みられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、たとえ基本モード単一の発振を前提に設
計された半導体レーザ装置であっても、光出力を増加さ
せるために駆動電流を増大させると、活性層中のキャリ
ア密度の変化等によって、利得や屈折率分布に大きな変
化が発生し、これにより基本モード以外にも、従来抑制
されていた１次モードをはじめとする高次横モードでの
レーザ発振が起こるという問題が生じていた。

【０００８】そしてこれら高次横モードの発振に伴い、
半導体レーザ装置が発生させるレーザ光の近視野像は、
導波路の中心に対して非対称な分布を持つようになり、
あるいは単峰性が失われて二つのピークを有するとい
う、好ましくない状態となる欠点があった。さらに、レ
ーザ光の遠視野像も非対称性や単峰性の乱れを生じ、よ
って実用上に重大な支障をきたす問題となっていた。

【０００９】さらに、光導波路がシングルモード化され
た構成においては、光の場を狭い範囲に閉じ込める結
果、レーザを高出力化する際に、端面での光密度が上昇
して光損傷が発生するという問題があり、半導体レーザ
装置の高出力化への課題となっていた。また、高次モー
ドに対する選択的な損失を伴う光導波路は、レーザ全体
の損失が大になるという欠点があり、やはり高出力化を
行う上で問題となっていた。同様な好ましくない現象
は、エルビウム添加による光導波路型レーザ装置におい
ても発生していた。

【００１０】本発明は従来技術の前記のような課題や欠
点を解決するためなされたもので、その目的は、横基本
モードの発振レーザ光を支配的とするとともに、レーザ
の横基本モード発振を保つ光導波路幅の条件を緩和させ
ることにより、光導波路内の光密度を低減し、もって高
出力動作時の光損傷耐性が改善された光導波路型半導体
レーザ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明者は反射端面における発振レーザ光の各横
モードの光結合効率が、角度によって差を生じること、
さらに光導波路内における発振レーザ光の各横モードの
光伝播効率が、角度によって差を生じることに着目し
て、本発明を構成した。

【００１２】すなわち、本発明に係る光導波路型半導体
レーザ装置は、半導体レーザ装置を構成するペレット１
Ａ中にストライプ状の光導波路６を備え、前記光導波路
６の両端に接する前記ペレット両端面２Ａ、２Ｂにより
共振器が構成された端面発光構成の光導波路型半導体レ
ーザ装置１において、前記光導波路６の軸と前記各端面
の法線とがなす各角度のうち少なくとも一方を、発振レ
ーザ光の前記各端面における、少なくとも横基本モード
の反射効率が横１次モードを含む横高次モードの反射効
率よりも大である偏角に構成したことを特徴とする。

【００１３】前記構成によれば、発振レーザ光の高次横
モードの損失が選択的に増大し、横基本モードの発振レ
ーザ光が優位となる。

【００１４】また、前記偏角が、発振レーザ光の各端面
における、横１次モードを含む横高次モードの少なくと
もひとつのモードの反射効率を０にする角度とされた場
合は、横基本モードの発振レーザ光が支配的となる。

【００１５】さらに前記光導波路が、光導波路の載った
平面が両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構成と
された場合は、横基本モードの発振レーザ光が優位とな
るとともに、水平方向に平行な出力レーザ光が発射され
る。

【００１６】さらに前記光導波路を、光導波路に垂直な
平面が両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構成で
ある場合は、横基本モードの発振レーザ光が優位となる
とともに、水平方向から所定の角度だけ立ち上がる出力
レーザ光が発射される。

【００１７】さらに、前記光導波路が屈曲角を有する少
なくとも１個の屈曲部を備えて構成され、かつ屈曲角
は、発振レーザ光の屈曲部における横基本モードの伝播
効率が、少なくとも横１次モードを含む横高次モードの
伝播効率よりも大である角度に構成された場合は、前記
の端面における選択的反射効率の効果に加え、光導波路
内の屈曲部における選択的伝播効率の効果が作用して、
より横基本モードが優位な発振レーザ光が出力される。

【００１８】また、前記屈曲部における発振レーザ光
の、横一次モードを含む横高次モードの少なくとも一つ
の横モードの伝播効率が０となる角度で前記屈曲角が形
成された場合は、さらに横基本モードが優位な発振レー
ザ光が出力される。

【００１９】つぎに、本発明に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、半導体レーザ装置を構成するペレット中に
ストライプ状の光導波路を備え、前記光導波路の両端に
接する前記ペレット両端面により共振器が構成され、か
つ前記光導波路の軸が前記両端面に鉛直に構成された端
面発光構成の光導波路型半導体レーザ装置であって、前
記光導波路が屈曲角を有する少なくとも１個の屈曲部を
備えて構成され、かつ前記屈曲角は、発振レーザ光の前
記屈曲部における横基本モードの伝播効率が、少なくと
も横１次モードを含む横高次モードの伝播効率よりも大
である角度に構成されたことを特徴とする。

【００２０】前記構成によれば、光導波路内の屈曲部で
伝播効率の低い横高次モードが減衰して横基本モード優
位となり、こうした特性の発振レーザ光が端面から鉛直
に出力される。

【００２１】前記で、屈曲部における発振レーザ光の、
横一次モードを含む横高次モードの少なくとも一つの伝
播効率が０となる角度で屈曲角が形成された場合は、光
導波路内の屈曲部で少なくとも一つの横高次モードが消
滅して横基本モード支配あるいは単一横基本モードとな
り、こうした特性の発振レーザ光が端面から鉛直に出力
される。

【００２２】前記の光導波路のストライプ幅が、シング
ルモード条件を成立させる幅を超えるストライプ幅に形
成された場合は、横基本モード優位あるいは単一横基本
モードで、かつ高出力の発振レーザ光の発生を可能にす
る。

【００２３】前述のように、本発明に係る光導波路型半
導体レーザ装置によれば、横基本モードにおけるレーザ
共振器の利得と、横高次モードにおけるレーザ共振器の
利得との差が拡大し、よって横基本モードの横高次モー
ドに対する利得優位性が増して、横基本モードが支配的
あるいは優位なレーザ発振が発生する。

【００２４】さらにこの作用は、導波路幅がシングルモ
ード条件を越えた幅広の導波路の場合においても成り立
つ。この結果、導波路幅を拡大することで端面での光密
度が低下し、高出力動作時における端面劣化などの光損
傷が防止されるという作用を有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明に係る光導波路
型半導体レーザの第１実施形態の模式斜視図である。ま
た図２は、その模式上面図である。図１において、端面
発光構成の光導波路型半導体レーザ装置１は利得導波型
（ｇａｉｎ ｇｕｉｄｅ型）の半導体レーザ装置であ
り、そのペレット１Ａは、上下のクラッド層３、４なら
びにこれらクラッド層３、４に挟まれた活性層５から成
る。

【００２６】活性層５中には、ストライプ状の光導波路
６が、この光導波路６の両端に接する鏡面状の両端面２
Ａ、２Ｂと角度θを形成して設けられている。すなわ
ち、光導波路６の載った平面上で、光導波路６の軸６ａ
と両端面２Ａ、２Ｂの法線２Ａｐ、２Ｂｐとの成す角度
（偏角）が夫々θとなるよう構成されている。また両端
面２Ａ、２Ｂは鏡面状に構成され、共振器を構成してい
る。

【００２７】したがって本実施形態では、両端面２Ａ、
２Ｂが平行であり、これら両端面２Ａ、２Ｂに垂直な平
面上に光導波路６が、両端面２Ａ、２Ｂの法線２Ａｐ、
２Ｂｐと夫々偏角θを張って形成されている。偏角θ
は、後述するように０＜θ＜θ２の範囲の角度とし、さ
らに好ましくはθ＝θ１である。

【００２８】また図２の模式上面図に示される、光導波
路６のストライプ幅Ｗ１は、シングルモード条件に適う
幅（例えば前記図２０中のＷ２０１）よりも広く構成さ
れ、大電流による駆動に適した構成となっている。

【００２９】図３は、光導波路中のレーザ光の基本モー
ドと１次モードの近似電界プロファイルの例を示す線図
であり、また図４は基本モードと１次モードの端面偏角
とエネルギー反射効率の関係を示す線図である。以下、
図３および図４に基づいて、本発明に係る光導波路型半
導体レーザ装置の偏角の構成について説明する。

【００３０】通常の半導体レーザにおいては、例えば前
記図２０のように端面法線と光導波路の成す角度は０度
（端面と光導波路の成す角度は９０度）であり、このと
き半導体レーザ端面により反射され、再び光導波路に結
合する（逆方向に戻る）エネルギー反射率は、光導波路
のない場合における端面でのエネルギー反射率Ｒと等し
くなる。

【００３１】しかし図１及び図２に示すように、半導体
レーザ１の光導波路６を半導体レーザ端面２Ａ（または
２Ｂ）の法線２Ａｐ（または２Ｂｐ）に対して偏角θを
もって形成することによって、端面２Ａ（または２Ｂ）
により反射され再び光導波路６に結合する（逆方向に戻
る）光量は、偏角θと光導波路６を伝播する光のモード
次数により変化する。

【００３２】このときのエネルギー反射率をＣ、また光
導波路の導波横モードの電界分布関数をｆ（ｘ、ｙ）と
すると、エネルギー反射率Ｃは、偏角θをもつ端面での
エネルギー反射率を規定した数１によって算出される。

【００３３】

【数１】

【００３４】またこの数１は、後述する、屈曲角を有す
る屈曲部を備える光導波路のエネルギー伝播効率をも規
定している。

【００３５】ここで、光導波路の導波横モードの電界分
布関数ｆ（ｘ、ｙ）のうち、基本モードｆ０をガウス分
布ｇ（ｘ）とし、１次モードｆ１をガウス分布の合成ｇ
（ｘ）−ｇ（ｘ−ｘｔ）により近似すると、基本モード
ｆ０と１次モードｆ１の電界分布は図３に示すようにな
る。

【００３６】このような電界分布の基本モードｆ０と１
次モードｆ１の、偏角θに対するエネルギー結合効率
（＊Ｒ）を数１により計算すると、図４に示されるよう
な、端面偏角によるパワー再結合効率のモード次数依存
性が明らかな線図が得られる。

【００３７】図４によれば、端面偏角が１度より大き
い、θ２以上の領域で、１次モードｆ１の再結合効率が
基本モードｆ０の再結合効率を上回る。すなわち一般的
には、偏角の大きい領域で基本モードの再結合効率は、
非対称の電界パターンを持つモードの再結合効率を下回
る傾向にある。これは定性的には１次モードの左右の山
の間に、偏角によって往復で２πの差が生じて端面結合
効率の極大値が現われるものとして理解できる。

【００３８】そして図４の結果は、端面偏角が半導体レ
ーザ装置のシングルモード特性を改善する因子となるこ
とを示している。すなわち、端面偏角が０＜θ＜θ２の
範囲においては、基本モードｆ０の再結合効率（反射効
率）が１次モードの再結合効率を上回り、とりわけ端面
偏角θ１（０．８度近傍）において、１次モードの再結
合効率がほぼ０になっている。すなわち、θ＝θ１にお
いてはＣ＝０となり、１次モードｆ１の端面での反射は
完全に抑制され、従って１次モードｆ１のレーザ発振も
同様に抑制される。

【００３９】従って、半導体レーザの端面に恣意的に０
＜θ＜θ２の範囲の偏角θを光導波路６に対して形成さ
せることによって、半導体レーザ端面での１次モードの
損失を基本モードよりも大とし、基本モードのレーザ光
を選択的に増加させ、よって基本モードｆ０が優位のシ
ングルモード特性の半導体レーザ装置が実現可能とな
る。

【００４０】とりわけ、端面に恣意的に、θ＝θ１（略
０．８度）の偏角を持たせることによって、基本モード
ｆ０支配の特性を備える半導体レーザ装置が実現可能と
なる。また、１次モード以外の高次モードに関しても数
１は同様に成り立ち、端面に偏角をもたせることにより
高次モードの端面損失を増大させ、基本モードのレーザ
光を選択的に増加させることが可能となる。

【００４１】本発明は、このような偏角の量により端面
でのモード選択性に変化が現われる特性を利用して構成
されたものである。

【００４２】またさらに、偏角θによる基本モードｆ０
選択特性は、光導波路６の幅Ｗ１がシングルモード条件
よりも十分広い場合においても成立する。したがって、
レーザの高出力化に伴う光導波路６の幅広化とそれに伴
う高次モードの発生を抑制する機構として効果がある。

【００４３】図５〜図７は、本発明による光導波路型半
導体レーザ製造方法の工程説明図である。先ず図５に示
されるように、ウエーハの結晶方位（あるいはバー劈開
面）２１と直角方向に対して偏角θをもつ導波ストライ
プ２０を形成させる。ついで図６に示されるように、ウ
エーハを劈開して半導体レーザバー２２とし、ペレタイ
ズ劈開面２３にそって切断して、図７に示されるよう
な、偏角をもった光導波路６を備える光導波路型半導体
レーザペレット１Ａが製造される。

【００４４】本発明による他の実施形態を、図８〜図１
０に示す。図８は、第２実施形態の光導波路型半導体レ
ーザ装置４１の模式上面図である。端面と光導波路の関
係が示され、両端面が平行に、光導波路４６の軸に直角
に偏角θだけ傾斜して形成される。

【００４５】すなわち、本体内に水平かつ直線状に形成
された光導波路４６に対して、一方の端面（図中で左端
面）４２Ａおよび他方の端面（図中で右端面）４２Ｂ
が、それぞれ反時計方向に偏角θだけ傾斜して構成され
る。光導波路４６は水平に形成されるから、端面４２Ａ
および端面４２Ｂは光導波路４６が載る平面に直角にな
っている。

【００４６】前記のように構成された場合、光導波路４
６中を進行するレーザ光は、両端面４２Ａ、４２Ｂにお
いて反射し、反射光は再び光導波路４６に光結合して、
光導波路４６中を戻って進行するが、この反射および光
結合時に、端面でのエネルギー反射率が前記数１のよう
に偏角θに依存するから、偏角θを前記の範囲内の値と
することで、基本モードに比して高次モード分が減少
し、基本モード支配とすることができる。

【００４７】図９は、本発明による第３実施形態の光導
波路型半導体レーザ装置５１の模式上面図であり、両端
面５２Ａ、５２Ｂが台形状に形成された構成例である。
すなわち、本体内に水平に、かつ直線状に形成された光
導波路５６に対して、一方の端面５２Ａ（図中で左端
面）が時計方向に偏角θだけ傾斜し、かつ他方の端面５
２Ｂ（図中で右端面）が反時計方向に偏角θだけ傾斜し
て構成されている。光導波路５６は水平に形成されるか
ら、端面５２Ａおよび端面５２Ｂは光導波路５６が載る
平面に直角になっている。動作については前記第２実施
形態と略同様であり、説明は省略される。

【００４８】図１０は、本発明による第４実施形態の光
導波路型半導体レーザ装置６１の模式上面図であり、両
端面６２Ａ、６２Ｂがそれぞれ異なる偏角を有して形成
された構成例である。すなわち、本体内に水平に、かつ
直線状に形成された光導波路６６に対して、一方の端面
６２Ａ（図中で左端面）が時計方向に偏角θ６２だけ傾
斜し、かつ他方の端面６２Ｂ（図中で右端面）が反時計
方向に偏角θ６１だけ傾斜して構成されている。光導波
路６６は水平に形成されるから、端面６２Ａおよび端面
６２Ｂは光導波路６６が載る平面に直角になっている。
動作については、偏角が異なることによる反射効率の差
異が生じる以外は、前記第２実施形態と略同様であり、
よって説明は省略される。

【００４９】図１１は、本発明に係る光導波路型半導体
レーザ装置の第５実施形態の模式斜視図である。図１２
はその模式上面図であり、さらに図１３はその模式側面
図である。図１１〜図１３で、端面発光構成の光導波路
型半導体レーザ装置３１は利得導波型（ｇａｉｎ ｇｕ
ｉｄｅ型）の半導体レーザ装置であり、上下のクラッド
層３３、３４ならびにこれらクラッド層３３、３４に挟
まれた活性層３５から成る。

【００５０】クラッド層３４は、結晶面の方位が偏角φ
を有するオフ基板上に積層形成され、さらに活性層３
５、クラッド層３３が形成され、この活性層３５中に、
ストライプ状の光導波路３６が設けられている。この結
果、へき開面により形成される端面３２Ａ、３２Ｂは、
光導波路３６を含む平面より偏角θだけ傾いた面とな
る。したがって、光導波路３６の軸３６ａは例えば端面
３２Ａの法線３２Ａｐから偏角θだけ傾いた構成となる
（図１３参照）。

【００５１】すなわち、ストライプ状の光導波路３６
は、この光導波路３６の両端に接する鏡面状の両端面３
２Ａ、３２Ｂと偏角θを形成して設けられている。ここ
で偏角θは、０＜θ＜θ２（θ２は前記と同じ値）の範
囲の角度とし、さらに好ましくはθ＝θ１（θ１は前記
と同じ値）に構成される。

【００５２】前記のように構成された場合、光導波路３
６中を進行するレーザ光は、両端面３２Ａ、３２Ｂにお
いて反射し、反射光は再び光導波路３６に光結合して、
光導波路３６中を戻って進行するが、この反射および光
結合時に、端面でのエネルギー反射率が前記数１のよう
に偏角φに依存する。実際の数１の計算は、式中のθを
φに置換して実行される。

【００５３】ここで、偏角φを前記偏角θで述べたと同
じ範囲内の値とすることで、基本モードに比して高次モ
ード分の減衰を大にでき、よって基本モード支配の特性
とすることができる。

【００５４】本実施形態による光導波路型半導体レーザ
装置３１は、端面の法線方向から角度φの仰角あるいは
伏角でレーザ光が出力されるから、このような所定の角
度による出力方向が要求される測定装置等の応用分野に
好適となる。

【００５５】なお、前記第１実施形態〜第５実施形態
は、端面が光導波路の載った平面に垂直であり、かつ光
導波路に角度を有して構成されるか、あるいは端面を光
導波路を含む平面に対して角度を有して構成されるもの
だけを述べたものである。すなわち、光導波路は水平な
平面上で水平を維持しつつ左右に回動した状態の偏角を
形成するか、あるいは端面を光導波路を含む面内にあ
り、かつ光導波路に垂直な軸を中心として回動した状態
の偏角を形成するかの、いずれかであった。しかし、本
発明はこれに限られることなく、左右上下に同時に、し
かも前記条件内の任意の角度で構成させることが可能で
ある。

【００５６】つぎに、光導波路に、屈曲角を有する少な
くとも１個の屈曲部を備えた構成による実施形態を説明
する。これらはいずれも、単純な構造の屈曲路によっ
て、発振レーザ光の高次横モードの損失を選択的に増大
させ、横基本モードの発振レーザ光を支配的とするもの
である。

【００５７】まず図１４は、第６実施形態の光導波路型
半導体レーザ装置７１の模式上面図であり、屈曲部７７
を持ち、かつ偏角θを有して端面に接する光導波路７６
Ａ、７６Ｂによる構成例である。すなわち、光導波路７
６Ａは端面７２Ａの法線方向と偏角θだけ傾いて接し、
また光導波路７６Ｂは端面７２Ｂの法線方向と偏角θだ
け傾いて接し、さらに光導波路７６Ａ、７６Ｂは屈曲部
７７により連結されている。この結果、屈曲角はθとな
る。

【００５８】発振レーザ光は、端面７２Ａ、７２Ｂでの
反射・再結合において前記数１で示される、モード毎の
反射率で光導波路７６Ａ、７６Ｂと再結合し、さらに、
屈曲部７７においても、屈曲・再結合において前記数１
で示される（Ｒ＝１）効率でのエネルギー伝搬が起き、
モード毎に異なる伝播効率で光導波路７６Ａ、７６Ｂと
再結合する。このように本実施形態は、端面における反
射効率と、屈曲部における伝播効率の両方の効果を利用
する構成となっている。

【００５９】したがって、偏角θを前記のように横基本
モード優位の範囲内の角度にし、さらに屈曲角θを、発
振レーザ光の屈曲部における横基本モードの伝播効率が
少なくとも横１次モードを含む横高次モードの伝播効率
よりも大になる角度にすることによって、横基本モード
優位とすることができる。また、とりわけ屈曲部におけ
る発振レーザ光の、横一次モードを含む横高次モードの
少なくとも一つの横モードの伝播効率が０となる角度
で、屈曲角を形成させることにより、基本モードのレー
ザ発振をさらに支配的にすることが可能となる。

【００６０】図１５は、本発明の第７実施形態による光
導波路型半導体レーザ装置８１の模式上面図であり、多
重の屈曲部８７Ａ〜８７Ｃを備え、かつ偏角θを有して
端面に接する光導波路８６による構成例である。光導波
路８６は端面８２Ａの法線方向ならびに端面８２Ｂの法
線方向と偏角θだけ傾いて接し、さらに屈曲部８７Ａ〜
８７Ｃを備える。ここで屈曲角は、偏角と同じθであ
る。

【００６１】発振レーザ光は、端面８２Ａ、８２Ｂでの
反射・再結合において前記数１で示される、モード毎の
反射率で光導波路８６と再結合し、さらに、各屈曲部８
７Ａ〜８７Ｃにおいても、屈曲・再結合において前記数
１で示される（Ｒ＝１）効率でのエネルギー伝搬が起
き、モード毎に異なる伝播効率で光導波路８６と再結合
する。このように本実施形態においても、前記実施形態
と同様、端面における反射効率と、屈曲部における伝播
効率の両方の効果を利用する構成となっている。なお動
作と効果は前記実施形態と略同様であり、説明は省略さ
れる。

【００６２】図１６は、本発明の第８実施形態による光
導波路型半導体レーザ装置９１の模式上面図であり、屈
曲部９４を持った光導波路９３による構成例である。本
実施形態は、前記第６実施形態の光導波路型半導体レー
ザ装置（図１４）の構成で、端面に接する偏角を０とし
た他は、前記第６実施形態と同じである。すなわち、光
導波路９３は端面９２Ａおよび端面９２Ｂに鉛直に接
し、さらに屈曲部９４を有して構成される。屈曲角はθ
となる。

【００６３】発振レーザ光は、端面９２Ａ、９２Ｂでの
反射・再結合ではモード選択の効果がないが、屈曲部９
４においては、屈曲・再結合において前記数１で示され
る（Ｒ＝１）効率でのエネルギー伝搬が起き、モード毎
に異なる伝播効率での再結合が成立する。このように本
実施形態は、屈曲部９４における伝播効率の差を利用す
る構成となっている。本実施形態によれば、レーザ光は
端面の法線方向に出力されるから、レーザ装置の組立工
程が簡素化される。

【００６４】図１７は、本発明の第９実施形態による光
導波路型半導体レーザ装置９５の模式上面図であり、２
個の屈曲部９７を持った光導波路９６による構成例であ
る。光導波路９６は端面９５Ａおよび端面９５Ｂに鉛直
に接し、さらに屈曲角が２θである２個の屈曲部９７を
有して構成される。

【００６５】発振レーザ光は、端面９５Ａ、９５Ｂでの
反射・再結合ではモード選択の効果がないが、屈曲部９
７においては、屈曲・再結合において前記数１で示され
る（Ｒ＝１）効率でのエネルギー伝搬が起き、モード毎
に異なる伝播効率での再結合が成立する。

【００６６】図１８は、本発明の第１０実施形態による
光導波路型半導体レーザ装置１０１の模式上面図であ
り、屈曲部１０７を持った光導波路１０６による構成例
である。本実施形態は、前記第７実施形態の光導波路型
半導体レーザ装置（図１５）の構成で、端面に接する偏
角を０とした他は、前記第７実施形態と同じである。す
なわち、光導波路１０６は端面１０２Ａおよび端面１０
２Ｂに鉛直に接し、さらに屈曲部１０７を有して構成さ
れる。屈曲角はθとなる。

【００６７】発振レーザ光は、端面１０２Ａ、１０２Ｂ
での反射・再結合ではモード選択の効果がないが、屈曲
部１０７においては、屈曲・再結合において前記数１で
示される（Ｒ＝１）効率でのエネルギー伝搬が起き、モ
ード毎に異なる伝播効率での再結合が成立する。このよ
うに本実施形態は、屈曲部１０７における伝播効率の差
の効果を利用する構成となっている。本実施形態によれ
ば、レーザ光は端面の法線方向に出力されるから、レー
ザ装置の組立工程を簡素化できる。

【００６８】さらに、前記の各実施形態について、基本
モードによる発振が支配的な条件で同時に光導波路の幅
を広幅化することにより、端面での光密度を低減させ
て、高出力動作時の光損傷耐性を改善させることが可能
である。

【００６９】前記のように、本発明は光導波路型半導体
レーザの端面を光導波路に対して一定角度をもって形成
するか、あるいは光導波路に屈曲部を設けるという単純
な構造によって、高次横モードに対する光導波路型半導
体レーザの損失を選択的に増大させ、光導波路型半導体
レーザの基本モードでの支配的な発振を行わせると同時
に、基本モードでの支配的発振を保持した状態で光導波
路幅を広幅化することにより、端面での光密度を低減し
て高出力動作時の光損傷耐性を改善するものである。

【００７０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１に
係る光導波路型半導体レーザ装置は、従来の光導波路型
半導体レーザのように光導波路に対して直交した面に端
面を形成するのではなく、基本モード以外の高次の横モ
ードに対する端面での反射効率が低減するような偏角を
もつように端面を形成するものであるから、基本モード
のレーザ発振を支配的にすることが可能となる。

【００７１】また、請求項２に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記偏角を、発振レーザ光の各端面におけ
る、横１次モードを含む横高次モードの少なくともひと
つのモードの反射効率が０になる角度とするものである
から、レーザ発振を横基本モードに単一化することがで
可能となる。

【００７２】また、請求項３に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記光導波路を、少なくとも一方の端面と
偏角を有して構成するとともに、かつ光導波路の載った
平面が両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構成と
するものであるから、端面による基本モードの選択的電
界結合効果を実現しつつ、しかもレーザ光が水平に発射
され、よってペレット組み付け時のアラインメント加工
を容易にすることができる。

【００７３】また、請求項４に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記光導波路を、光導波路に垂直な平面が
両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構成とするも
のであるから、端面による基本モードの選択的電界結合
効果を実現しつつ、しかもレーザ光が水平から角度を有
して発射される。よってレーザ光を水平から所定の角度
で発射させる機器の組立時のペレット組み付け加工を容
易にすることができ、かつ高精度の角度制御が容易にで
きるという効果がある。

【００７４】また、請求項５に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記光導波路が屈曲角を有する少なくとも
１個の屈曲部を備えて構成され、かつ前記屈曲角は、発
振レーザ光の前記屈曲部における横基本モードの伝播効
率が、少なくとも横１次モードを含む横高次モードの伝
播効率よりも大である角度に構成するものであるから、
ストライプ状の光導波路に屈曲部を設ける工程のみで、
基本モード優位の半導体レーザ装置の製造が可能とな
る。よって端面加工が容易になり、低コストの半導体レ
ーザ装置を実現できるという効果がある。

【００７５】さらに請求項６に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記光導波路が屈曲角を有する少なくとも
１個の屈曲部を備えて構成され、かつ屈曲角は、屈曲部
における発振レーザ光の、横一次モードを含む横高次モ
ードの少なくとも一つの横モードの伝播効率が０となる
角度で形成されるものであるから、ストライプ状の光導
波路に所定の屈曲角の屈曲部を設ける工程のみで、さら
に基本モード支配の特性の半導体レーザ装置の製造が可
能となる。

【００７６】また、請求項７に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、光導波路の軸が両端面に鉛直に構成され、
さらに光導波路が屈曲角を有する少なくとも１個の屈曲
部を備え、かつ屈曲角は、発振レーザ光の横基本モード
の伝播効率が、少なくとも横１次モードを含む横高次モ
ードの伝播効率よりも大である角度に構成するものであ
るから、ストライプ状の光導波路に屈曲部を設ける工程
のみで、基本モード優位の半導体レーザ装置を製造で
き、しかもレーザ光が端面から鉛直に発射されるから、
ペレット組み付け時のアラインメント加工が容易にな
る。

【００７７】さらに請求項８に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、前記屈曲部における発振レーザ光の、横一
次モードを含む横高次モードの少なくとも一つの横モー
ドの伝播効率が０となる角度で屈曲角を形成させるもの
であるから、ストライプ状の光導波路に屈曲部を設ける
工程のみで、さらに基本モード支配の半導体レーザ装置
の製造が可能になり、しかもレーザ光が端面から鉛直に
発射されるから、ペレット組み付け時のアラインメント
加工が容易になるという効果がある。

【００７８】さらに請求項９に係る光導波路型半導体レ
ーザ装置は、光導波路のストライプ幅を、シングルモー
ド条件を成立させる幅を超える広い幅に形成するもので
あるから、高出力用幅広光導波路においても基本モード
に対して高次モード損失を選択的に増大させて基本モー
ドの選択発振を行うことが可能となる。このように、幅
広光導波路を用いることで、光導波路型半導体レーザの
高出力化と基本横モード優位の発振を両立させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光導波路型半導体レーザ装置の第
１実施形態の模式斜視図である。

【図２】図１に示す光導波路型半導体レーザ装置の構成
を示す模式上面図である。

【図３】光導波路中の基本モードと１次モードの近似電
界プロファイル例の線図である。

【図４】光導波路中の基本モードと１次モードの端面偏
角とエネルギー反射率の例の線図である。

【図５】本発明による光導波路型半導体レーザ製造方法
の一工程の説明図である。

【図６】本発明による光導波路型半導体レーザ製造方法
の一工程の説明図である。

【図７】本発明による光導波路型半導体レーザ製造方法
の一工程の説明図である。

【図８】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の第
２実施形態の模式上面図である。

【図９】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の第
３実施形態の模式上面図である。

【図１０】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第４実施形態の模式上面図である。

【図１１】本発明に係る光導波路型半導体レーザ装置の
第５実施形態の模式斜視図である。

【図１２】図１１に示す光導波路型半導体レーザ装置の
構成を示す模式上面図である。

【図１３】図１１に示す光導波路型半導体レーザ装置の
構成を示す模式側面図である。

【図１４】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第６実施形態の模式上面図である。

【図１５】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第７実施形態の模式上面図である。

【図１６】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第８実施形態の模式上面図である。

【図１７】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第９実施形態の模式上面図である。

【図１８】本発明による光導波路型半導体レーザ装置の
第１０実施形態の模式上面図である。

【図１９】従来の光導波路型半導体レーザ装置の構成を
示す模式斜視図である。

【図２０】図１９に示す光導波路型半導体レーザ装置の
構成を示す模式上面図である。

【符号の説明】

１……光導波路型半導体レーザ装置、１Ａ……ペレッ
ト、２Ａ、２Ｂ……端面、２Ａｐ、２Ｂｐ……法線、３
……上クラッド層、４……下クラッド層、５……活性
層、６……光導波路、６ａ……軸、θ……半導体レーザ
端面の法線と光導波路の軸が成す角度（偏角）。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ装置を構成するペレット中
   にストライプ状の光導波路を備え、前記光導波路の両端
   に接する前記ペレット両端面２Ａ、２Ｂにより共振器が
   構成された端面発光構成の光導波路型半導体レーザ装置
   １において、 前記光導波路６の軸と前記各端面の法線とがなす各角度
   のうち少なくとも一方を、発振レーザ光の前記各端面に
   おける横基本モードの反射効率が少なくとも横１次モー
   ドを含む横高次モードの反射効率よりも大である、偏角
   に構成したことを特徴とする光導波路型半導体レーザ装
   置。
2. 【請求項２】 前記偏角を、前記発振レーザ光の前記端
   面における、横１次モードを含む横高次モードの少なく
   ともひとつのモードの反射効率が０になる角度としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光導波路型半導体レーザ
   装置。
3. 【請求項３】 前記光導波路を、前記光導波路の載った
   平面が前記両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構
   成としたことを特徴とする請求項１または２記載の光導
   波路型半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 前記光導波路を、前記光導波路に垂直な
   平面が前記両端面の少なくともいずれか一方に垂直な構
   成としたことを特徴とする請求項１または２記載の光導
   波路型半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記光導波路が屈曲角を有する少なくと
   も１個の屈曲部を備えて構成され、かつ前記屈曲角は、
   発振レーザ光の前記屈曲部における横基本モードの伝播
   効率が、少なくとも横１次モードを含む横高次モードの
   伝播効率よりも大である角度に構成されたことを特徴と
   する請求項１、２、３または４記載の光導波路型半導体
   レーザ装置。
6. 【請求項６】 前記屈曲部における発振レーザ光の、横
   一次モードを含む横高次モードの少なくとも一つの横モ
   ードの伝播効率が０となる角度で前記屈曲角が形成され
   たことを特徴とする請求項５記載の光導波路型半導体レ
   ーザ装置。
7. 【請求項７】 半導体レーザ装置を構成するペレット中
   にストライプ状の光導波路を備え、前記光導波路の両端
   に接する前記ペレット両端面により共振器が構成され、
   かつ前記光導波路の軸が前記両端面に鉛直に構成された
   端面発光構成の光導波路型半導体レーザ装置であって、 前記光導波路が屈曲角を有する少なくとも１個の屈曲部
   を備えて構成され、かつ前記屈曲角は、発振レーザ光の
   前記屈曲部における横基本モードの伝播効率が、少なく
   とも横１次モードを含む横高次モードの伝播効率よりも
   大である角度に構成されたことを特徴とする光導波路型
   半導体レーザ装置。
8. 【請求項８】 前記屈曲部における発振レーザ光の、横
   一次モードを含む横高次モードの少なくとも一つの横モ
   ードの伝播効率が０となる角度で前記屈曲角が形成され
   たことを特徴とする請求項７記載の光導波路型半導体レ
   ーザ装置。
9. 【請求項９】 前記光導波路のストライプ幅は、シング
   ルモード条件を成立させる幅を超えるストライプ幅に形
   成されたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
   ６、７または８記載の光導波路型半導体レーザ装置。