JPH1093193A - 光半導体装置及び光源 - Google Patents
光半導体装置及び光源Info
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- JPH1093193A JPH1093193A JP8238743A JP23874396A JPH1093193A JP H1093193 A JPH1093193 A JP H1093193A JP 8238743 A JP8238743 A JP 8238743A JP 23874396 A JP23874396 A JP 23874396A JP H1093193 A JPH1093193 A JP H1093193A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度雑音を低減させることができる半導体レ
ーザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１（−）とｐ型ＩｎＰク
ラッド層６（＋）の間に電圧を印加すると、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２内において印加された電圧により励起され
た電子の再結合により発生したレーザ光が出射端面７
と、後端面８により反射されてＩｎＧａＡｓＰ活性層２
内にフィードバックされ、レーザ発振が起こる。光導波
路等で反射されたレーザ光（反射戻り光）が出射端面７
からＩｎＧａＡｓＰ活性層２内に入射しようとしても出
射端面７の反射率が後端面８の反射率より高く設定され
ているために、反射戻り光はＩｎＧａＡｓＰ活性層２内
に入射しにくい。
ーザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１（−）とｐ型ＩｎＰク
ラッド層６（＋）の間に電圧を印加すると、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２内において印加された電圧により励起され
た電子の再結合により発生したレーザ光が出射端面７
と、後端面８により反射されてＩｎＧａＡｓＰ活性層２
内にフィードバックされ、レーザ発振が起こる。光導波
路等で反射されたレーザ光（反射戻り光）が出射端面７
からＩｎＧａＡｓＰ活性層２内に入射しようとしても出
射端面７の反射率が後端面８の反射率より高く設定され
ているために、反射戻り光はＩｎＧａＡｓＰ活性層２内
に入射しにくい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信、光測定
等において用いられる光半導体装置及び光源に関するも
のである。
等において用いられる光半導体装置及び光源に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、コスト、取り扱いの容易性等
の面から、光ファイバ等を用いた光通信、光測定等の用
途では、光源として半導体レーザが用いられている。
の面から、光ファイバ等を用いた光通信、光測定等の用
途では、光源として半導体レーザが用いられている。
【０００３】半導体レーザでは、一般的に、高出力化が
望まれており、高出力化を達成するためにレーザの端面
の反射率を非対称化する方法が用いられていた。この方
法では半導レーザの２つの共振器の端面の内、出射側の
端面を低反射率化し、低反射率の端面（出射端面）よ
り、高出力のレーザ光を得ようとしたものである。
望まれており、高出力化を達成するためにレーザの端面
の反射率を非対称化する方法が用いられていた。この方
法では半導レーザの２つの共振器の端面の内、出射側の
端面を低反射率化し、低反射率の端面（出射端面）よ
り、高出力のレーザ光を得ようとしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成の半導体レーザでは、出射側の反射率を低く
しているため、半導体レーザの出射端面に、光導波路の
端面等で反射されたレーザ光（反射戻り光）が戻ってき
た場合に、反射戻り光が半導体レーザ内部に進入しやす
くなり、半導体レーザの強度雑音を増大させる要因とな
ってしまうという問題があった。
ような構成の半導体レーザでは、出射側の反射率を低く
しているため、半導体レーザの出射端面に、光導波路の
端面等で反射されたレーザ光（反射戻り光）が戻ってき
た場合に、反射戻り光が半導体レーザ内部に進入しやす
くなり、半導体レーザの強度雑音を増大させる要因とな
ってしまうという問題があった。
【０００５】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、強度雑音を低減させることができる
光半導体装置及び光源を提供することを目的とする。
されたものであり、強度雑音を低減させることができる
光半導体装置及び光源を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光半導体装
置は、発光素子と、発光素子の一端に設けられた主出射
面と、発光素子の他端に設けられた副出射面と、主出射
面の反射率を前記副出射面の反射率より相対的に高くす
る反射率調整部とを備えている。
置は、発光素子と、発光素子の一端に設けられた主出射
面と、発光素子の他端に設けられた副出射面と、主出射
面の反射率を前記副出射面の反射率より相対的に高くす
る反射率調整部とを備えている。
【０００７】反射率調整部は、副出射面に設けられ副出
射面の反射率を低下させる膜あるいは主出射面に設けら
れ主出射面の反射率を増加させる膜から構成してもよ
い。
射面の反射率を低下させる膜あるいは主出射面に設けら
れ主出射面の反射率を増加させる膜から構成してもよ
い。
【０００８】本発明に係る光源は、本発明に係る光半導
体装置を用いたものであり、さらに、発光素子の副出射
面から出射する光の強度を測定する発光強度測定手段を
備えている。
体装置を用いたものであり、さらに、発光素子の副出射
面から出射する光の強度を測定する発光強度測定手段を
備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した第１の実
施形態に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。
この半導体レーザは、ファブリ・ペロ型のレーザダイオ
ード（発光素子）に本発明を適用したものであり、同図
中に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、光導波路とな
るＩｎＧａＡｓＰ活性層２と、ｐ型ＩｎＰ層３とｎ型Ｉ
ｎＰ層４からなり、注入電流をＩｎＧａＡｓＰ活性層２
に集中させるための電流狭窄層５と、注入電流により形
成されたキャリアをＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込め
るためのｐ型ＩｎＰクラッド層６とが形成されて構成さ
れている。
施形態に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。
この半導体レーザは、ファブリ・ペロ型のレーザダイオ
ード（発光素子）に本発明を適用したものであり、同図
中に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、光導波路とな
るＩｎＧａＡｓＰ活性層２と、ｐ型ＩｎＰ層３とｎ型Ｉ
ｎＰ層４からなり、注入電流をＩｎＧａＡｓＰ活性層２
に集中させるための電流狭窄層５と、注入電流により形
成されたキャリアをＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込め
るためのｐ型ＩｎＰクラッド層６とが形成されて構成さ
れている。
【００１０】ｎ型ＩｎＰ基板１とｐ型ＩｎＰクラッド層
６の屈折率は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の屈折率より小
さくなっている。このため、図１中の上下方向すなわち
半導体レーザのｎ型ＩｎＰ基板１と垂直な方向を考えた
場合、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２内で発生した光は、ｎ型
ＩｎＰ基板１とｐ型ＩｎＰクラッド層６には入射せず、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められる。また、電流
狭窄層５を構成するｐ型ＩｎＰ層３とｎ型ＩｎＰ層４の
屈折率もＩｎＧａＡｓＰ活性層２の屈折率より小さくな
っている。このため、図２中の上下方向すなわち半導体
レーザのｎ型ＩｎＰ基板１と水平な方向を考えた場合、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２内で発生した光は、ｐ型ＩｎＰ
層３とｎ型ＩｎＰ層４には入射せず、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２に閉じ込められる。
６の屈折率は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の屈折率より小
さくなっている。このため、図１中の上下方向すなわち
半導体レーザのｎ型ＩｎＰ基板１と垂直な方向を考えた
場合、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２内で発生した光は、ｎ型
ＩｎＰ基板１とｐ型ＩｎＰクラッド層６には入射せず、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められる。また、電流
狭窄層５を構成するｐ型ＩｎＰ層３とｎ型ＩｎＰ層４の
屈折率もＩｎＧａＡｓＰ活性層２の屈折率より小さくな
っている。このため、図２中の上下方向すなわち半導体
レーザのｎ型ＩｎＰ基板１と水平な方向を考えた場合、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２内で発生した光は、ｐ型ＩｎＰ
層３とｎ型ＩｎＰ層４には入射せず、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２に閉じ込められる。
【００１１】また、同図中に示すように、この半導体レ
ーザの、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２が露出している２側面
には、レーザ光を出射するための出射端面（主出射面）
７と、後端面（副出射面）８とが形成されている。これ
らの出射端面７と後端面８の少なくとも露出したＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２の部分は、光学的に研磨されて鏡面状
とされている。これらの出射端面７、後端面８とＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２により、レーザ発振器が構成されてい
る。出射端面７は上述のように鏡面状とされ、コーティ
ングなしのへき開面とされおり、反射率が３１パーセン
ト程度となっている。また、後端面８には、反射率を低
減させるための窒化シリコン膜（反射率調整部）９が設
けられている。この窒化シリコン膜９は、厚さ２０００
Å程度にコーティングされており、後端面８の反射率は
数パーセントとなっている。
ーザの、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２が露出している２側面
には、レーザ光を出射するための出射端面（主出射面）
７と、後端面（副出射面）８とが形成されている。これ
らの出射端面７と後端面８の少なくとも露出したＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２の部分は、光学的に研磨されて鏡面状
とされている。これらの出射端面７、後端面８とＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２により、レーザ発振器が構成されてい
る。出射端面７は上述のように鏡面状とされ、コーティ
ングなしのへき開面とされおり、反射率が３１パーセン
ト程度となっている。また、後端面８には、反射率を低
減させるための窒化シリコン膜（反射率調整部）９が設
けられている。この窒化シリコン膜９は、厚さ２０００
Å程度にコーティングされており、後端面８の反射率は
数パーセントとなっている。
【００１２】以下、このように構成された半導体レーザ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【００１３】このような半導体レーザを使用する際に
は、ｎ型ＩｎＰ基板１（−）とｐ型ＩｎＰクラッド層６
（＋）の間に電圧を印加するようになっている。このよ
うな向きの電圧を印加した場合、ｎ型ＩｎＰ基板１、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層２、ｐ型ＩｎＰクラッド層６間のエ
ネルギー帯構造は、図３に示すようになる。
は、ｎ型ＩｎＰ基板１（−）とｐ型ＩｎＰクラッド層６
（＋）の間に電圧を印加するようになっている。このよ
うな向きの電圧を印加した場合、ｎ型ＩｎＰ基板１、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層２、ｐ型ＩｎＰクラッド層６間のエ
ネルギー帯構造は、図３に示すようになる。
【００１４】このような状態で、ｎ型ＩｎＰ基板１から
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入される電子（電子流）
は、ｎ型ＩｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ活性層２の間の
禁則帯（バンドギャップ）のポテンシャル障壁によりＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められる。また、ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層６からＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入さ
れる正孔（正孔流）は、ｐ型ＩｎＰクラッド層６とＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層２の間のバンドギャップのポテンシャ
ル障壁によりＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められ
る。これにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２にキャリアが
効率よく注入される。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入される電子（電子流）
は、ｎ型ＩｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ活性層２の間の
禁則帯（バンドギャップ）のポテンシャル障壁によりＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められる。また、ｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層６からＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入さ
れる正孔（正孔流）は、ｐ型ＩｎＰクラッド層６とＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層２の間のバンドギャップのポテンシャ
ル障壁によりＩｎＧａＡｓＰ活性層２に閉じ込められ
る。これにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２にキャリアが
効率よく注入される。
【００１５】これらのキャリアが再結合する際に放出さ
れる光により光の誘導放出が起こる。ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２内で発生した光は、上述のようにＩｎＧａＡｓＰ
活性層２中に閉じ込められ、出射端面７、後端面８に臨
むＩｎＧａＡｓＰ活性層２の両端面において反射され
る。この反射光は、新たな光の誘導放出に寄与し、これ
により、光放出のフィードバックループが形成される。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入されたキャリアによる電
流が、半導体レーザの構造等に応じた閾値以上となる
と、これらのフィードバックループのループ利得が１以
上になり、レーザが発振状態となる。
れる光により光の誘導放出が起こる。ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２内で発生した光は、上述のようにＩｎＧａＡｓＰ
活性層２中に閉じ込められ、出射端面７、後端面８に臨
むＩｎＧａＡｓＰ活性層２の両端面において反射され
る。この反射光は、新たな光の誘導放出に寄与し、これ
により、光放出のフィードバックループが形成される。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入されたキャリアによる電
流が、半導体レーザの構造等に応じた閾値以上となる
と、これらのフィードバックループのループ利得が１以
上になり、レーザが発振状態となる。
【００１６】このような半導体レーザは、光通信用の光
源等に用いられ、送信データに応じて変調を行った変調
信号によりｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｎ型ＩｎＰ基板１
の間に印加する電流を変化させてＩｎＧａＡｓＰ活性層
２に印加する電流を変化させる。このような変調信号に
応じて生じたレーザ光は、結合光学系を用いて光ファイ
バ等の光導波路に入射される。
源等に用いられ、送信データに応じて変調を行った変調
信号によりｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｎ型ＩｎＰ基板１
の間に印加する電流を変化させてＩｎＧａＡｓＰ活性層
２に印加する電流を変化させる。このような変調信号に
応じて生じたレーザ光は、結合光学系を用いて光ファイ
バ等の光導波路に入射される。
【００１７】ここで、例えば光導波路、結合光学系にお
ける反射等によって生じた戻り光が出射端面を介して活
性層内に入射する場合がある。このような戻り光が半導
体レーザに入射すると、活性層内でこの戻り光による光
の誘導放出が起こる。この誘導放出による光は、上述の
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入されたキャリアによる誘
導放出の位相には一致していない。このため、変調信号
の電流変化が正確にレーザ光の強度変化に反映されなく
なり、レーザ光の強度変化にゆらぎ（相対的強度雑音：
relative intensity noise）を生じる。
ける反射等によって生じた戻り光が出射端面を介して活
性層内に入射する場合がある。このような戻り光が半導
体レーザに入射すると、活性層内でこの戻り光による光
の誘導放出が起こる。この誘導放出による光は、上述の
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入されたキャリアによる誘
導放出の位相には一致していない。このため、変調信号
の電流変化が正確にレーザ光の強度変化に反映されなく
なり、レーザ光の強度変化にゆらぎ（相対的強度雑音：
relative intensity noise）を生じる。
【００１８】この強度雑音は、ＦＭ変調、位相変調等に
より変調信号を形成している場合にはゆらぎのレベルが
大きくない限りそれほど問題とはならないが、ＡＭ、Ｑ
ＡＭ、ＱＰＳＫ等の変調方式により変調を行っている場
合にはエラーレートの増加等の原因となる。
より変調信号を形成している場合にはゆらぎのレベルが
大きくない限りそれほど問題とはならないが、ＡＭ、Ｑ
ＡＭ、ＱＰＳＫ等の変調方式により変調を行っている場
合にはエラーレートの増加等の原因となる。
【００１９】従って、従来は、例えば図４に示すよう
に、レーザダイオード２４（半導体レーザ）とこのレー
ザダイオード２４からのレーザ光を集光させるレンズ２
２との間に、光を１方向のみ通過させるアイソレータ２
５を設けたり、図５に示すようにレンズ２２の光軸を光
ファイバ２３の入射端に垂直な方向から若干傾けたり、
図６に示すように光ファイバ２３の入射端を傾斜させた
り、これらの方法を組み合わせて反射されたレーザ光が
レーザダイオード２４に入射することを防止していた。
に、レーザダイオード２４（半導体レーザ）とこのレー
ザダイオード２４からのレーザ光を集光させるレンズ２
２との間に、光を１方向のみ通過させるアイソレータ２
５を設けたり、図５に示すようにレンズ２２の光軸を光
ファイバ２３の入射端に垂直な方向から若干傾けたり、
図６に示すように光ファイバ２３の入射端を傾斜させた
り、これらの方法を組み合わせて反射されたレーザ光が
レーザダイオード２４に入射することを防止していた。
【００２０】従来の半導体レーザでは、一般的に光出力
の向上が要求されていることから、出射端面の反射率を
後端面の反射率より低く設定している。このため、光フ
ァイバ２３の入射端で反射されたレーザ光がレーザダイ
オード２４の活性層に入射しやすく、上述の図４〜図６
のように反射されたレーザ光がレーザダイオード２４に
入射することを防止する必要があった。
の向上が要求されていることから、出射端面の反射率を
後端面の反射率より低く設定している。このため、光フ
ァイバ２３の入射端で反射されたレーザ光がレーザダイ
オード２４の活性層に入射しやすく、上述の図４〜図６
のように反射されたレーザ光がレーザダイオード２４に
入射することを防止する必要があった。
【００２１】これに対し、上述の図１に示す半導体レー
ザでは、出力端面７の反射率を後端部８の反射率より大
きく設定したため、戻り光がＩｎＧａＡｓＰ活性層２に
入射しにくくなっている。
ザでは、出力端面７の反射率を後端部８の反射率より大
きく設定したため、戻り光がＩｎＧａＡｓＰ活性層２に
入射しにくくなっている。
【００２２】例えば、出射端面７から出力される出力側
光出力Ｐｆと、後端面８から出力される出力側光出力Ｐ
ｒの比（光出力の前後比）は、出力端面７の反射率をＲ
ｆ、後端面８の反射率Ｒｒとすると、以下の関係式に従
い、例えば出力端面７の反射率Ｒｆが３１パーセント、
後端面８の反射率Ｒｒが２〜３パーセントである場合に
は、０．２程度となる。
光出力Ｐｆと、後端面８から出力される出力側光出力Ｐ
ｒの比（光出力の前後比）は、出力端面７の反射率をＲ
ｆ、後端面８の反射率Ｒｒとすると、以下の関係式に従
い、例えば出力端面７の反射率Ｒｆが３１パーセント、
後端面８の反射率Ｒｒが２〜３パーセントである場合に
は、０．２程度となる。
【００２３】
【数１】 従って、この半導体レーザでは、反射戻り光がＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層２が内部に進入することを防止して、反射
戻り光の入射による強度雑音の発生を防止することがで
きる。
ＡｓＰ活性層２が内部に進入することを防止して、反射
戻り光の入射による強度雑音の発生を防止することがで
きる。
【００２４】ところで、半導体レーザに対する電圧（電
流）入力Ｖ（Ｉ）と、レーザ光の強度Ｐの関係は、図７
に示すようになっている。半導体レーザに印加する電圧
Ｖを変化させた場合のレーザ光の強度Ｐは、半導体レー
ザに印加する電圧Ｖのバイアス電圧Ｖ0 からの差をＸ
（＝Ｖ−Ｖ0 ）とし、バイアス電圧が印加されたときの
レーザ光の強度をＰ0 とすると次式で近似することがで
きる。
流）入力Ｖ（Ｉ）と、レーザ光の強度Ｐの関係は、図７
に示すようになっている。半導体レーザに印加する電圧
Ｖを変化させた場合のレーザ光の強度Ｐは、半導体レー
ザに印加する電圧Ｖのバイアス電圧Ｖ0 からの差をＸ
（＝Ｖ−Ｖ0 ）とし、バイアス電圧が印加されたときの
レーザ光の強度をＰ0 とすると次式で近似することがで
きる。
【００２５】 Ｐ（Ｘ）＝Ｐ0 ＋ａ1・Ｘ＋ａ1・Ｘ2＋ａ1・Ｘ3＋ａ1・Ｘ4＋・・・ （式２） ここで、この関係は、通常は図７に示すように電圧（電
流）入力Ｖ（Ｉ）とレーザ光の強度Ｐ直線性が良いた
め、右辺第１項のみの近似で十分である。
流）入力Ｖ（Ｉ）とレーザ光の強度Ｐ直線性が良いた
め、右辺第１項のみの近似で十分である。
【００２６】しかしながら、上述のような反射戻り光が
活性層に入射すると、この関係の直線性が悪化する。こ
のような状態となると式２の右辺第２項以降を無視する
ことができなくなり、図８に示すように変調信号に基づ
いて発生されるレーザ光の強度変化に含まれる高次成分
が強くなる。
活性層に入射すると、この関係の直線性が悪化する。こ
のような状態となると式２の右辺第２項以降を無視する
ことができなくなり、図８に示すように変調信号に基づ
いて発生されるレーザ光の強度変化に含まれる高次成分
が強くなる。
【００２７】例えば図９（Ａ）に示すような複数の搬送
周波数により変調した複数のチャネルの信号を多重化し
て半導体レーザを駆動する場合には、このような高次の
周波数成分が、図９（Ｂ）に示すように搬送周波数近傍
に現れる。多重化するチャネル数が多くなると、各チャ
ネルの搬送周波数の組み合わせによっては、図９（Ｃ）
に示すように、このような高次の周波数成分が搬送波周
波数の近傍、例えば復調信号の帯域制限用のフィルタの
通過帯域内に現れることがある。このような状態となる
と、復調信号が歪んでしまう。このような歪（相互変調
歪）が発生するとエラーレートが増加する。
周波数により変調した複数のチャネルの信号を多重化し
て半導体レーザを駆動する場合には、このような高次の
周波数成分が、図９（Ｂ）に示すように搬送周波数近傍
に現れる。多重化するチャネル数が多くなると、各チャ
ネルの搬送周波数の組み合わせによっては、図９（Ｃ）
に示すように、このような高次の周波数成分が搬送波周
波数の近傍、例えば復調信号の帯域制限用のフィルタの
通過帯域内に現れることがある。このような状態となる
と、復調信号が歪んでしまう。このような歪（相互変調
歪）が発生するとエラーレートが増加する。
【００２８】上述したように上記式２の右辺第２項以降
は、活性層に入射する反射戻り光を低減させることによ
り低減されるため、上述した図１に示す構成の半導体レ
ーザを用いることにより、相互変調歪みを低減させてエ
ラーレートを低減することができる。
は、活性層に入射する反射戻り光を低減させることによ
り低減されるため、上述した図１に示す構成の半導体レ
ーザを用いることにより、相互変調歪みを低減させてエ
ラーレートを低減することができる。
【００２９】また、反射戻り光が活性層に入射すると、
例えば図１０に示すように、レーザ光の発光スペクトル
上でスパイク状のノイズ（スプリアスノイズ）が発生す
るが、上述のように反射戻り光が活性層に入射すること
を防止することにより、このようなスプリアスノイズを
も低減することができる。
例えば図１０に示すように、レーザ光の発光スペクトル
上でスパイク状のノイズ（スプリアスノイズ）が発生す
るが、上述のように反射戻り光が活性層に入射すること
を防止することにより、このようなスプリアスノイズを
も低減することができる。
【００３０】従って、上述の図１に示すように構成され
た半導体レーザを用いる際には、従来、反射戻り光を除
去するために必要としていたアイソレータを必要とせ
ず、このような半導体レーザを用いて構成する機器の低
コスト化に寄与することができる。
た半導体レーザを用いる際には、従来、反射戻り光を除
去するために必要としていたアイソレータを必要とせ
ず、このような半導体レーザを用いて構成する機器の低
コスト化に寄与することができる。
【００３１】また、この半導体レーザを上述の図４、図
５に示す構成と組み合わせることにより、反射戻り光の
遮断性をさらに向上させることができる。
５に示す構成と組み合わせることにより、反射戻り光の
遮断性をさらに向上させることができる。
【００３２】図１１は本発明を適用した第２の実施形態
に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。この半
導体レーザ（発光素子）は、上述の図１に示す第１の実
施形態と同様に、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、光導波路と
なるＩｎＧａＡｓＰ活性層１２と、ｐ型ＩｎＰ層１３と
ｎ型ＩｎＰ層１４からなり、注入電流をＩｎＧａＡｓＰ
活性層１２に集中させるための電流狭窄層１５と、注入
電流により形成されたキャリアをＩｎＧａＡｓＰ活性層
１２に閉じ込めるためのｐ型ＩｎＰクラッド層１６とが
形成されて構成されている。また、この半導体レーザ
の、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１２が露出している２側面に
は、レーザ光を出射するための出射端面（主出射面）１
７と、後端面（副出射面）２１とが形成されている。
に係る半導体レーザの構成を示す斜視図である。この半
導体レーザ（発光素子）は、上述の図１に示す第１の実
施形態と同様に、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、光導波路と
なるＩｎＧａＡｓＰ活性層１２と、ｐ型ＩｎＰ層１３と
ｎ型ＩｎＰ層１４からなり、注入電流をＩｎＧａＡｓＰ
活性層１２に集中させるための電流狭窄層１５と、注入
電流により形成されたキャリアをＩｎＧａＡｓＰ活性層
１２に閉じ込めるためのｐ型ＩｎＰクラッド層１６とが
形成されて構成されている。また、この半導体レーザ
の、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１２が露出している２側面に
は、レーザ光を出射するための出射端面（主出射面）１
７と、後端面（副出射面）２１とが形成されている。
【００３３】上述の第１の実施形態では、後端面８に反
射率を低減させるための窒化シリコン膜９設けていた
が、この第２の実施形態では、図１２に示すように、出
射端面１７に厚さ２５００Å程度の酸化シリコン膜１８
と厚さ１０００Å程度のシリコン膜１９を交互に２層ず
つコーティングして形成したコーティング膜２０（反射
率調整部）を形成している。これにより出射端面１７の
反射率Ｒf は９０パーセント程度となっている。また、
後端面２１の反射率Ｒr は３１パーセント程度となって
いる。
射率を低減させるための窒化シリコン膜９設けていた
が、この第２の実施形態では、図１２に示すように、出
射端面１７に厚さ２５００Å程度の酸化シリコン膜１８
と厚さ１０００Å程度のシリコン膜１９を交互に２層ず
つコーティングして形成したコーティング膜２０（反射
率調整部）を形成している。これにより出射端面１７の
反射率Ｒf は９０パーセント程度となっている。また、
後端面２１の反射率Ｒr は３１パーセント程度となって
いる。
【００３４】このように構成された半導体レーザにおい
ても、光出力の前後比は、上述の式１と同様に次式で表
される。
ても、光出力の前後比は、上述の式１と同様に次式で表
される。
【００３５】
【数２】 この式３より、上述のように反射率Ｒf が９０パーセン
ト、反射率Ｒr が３１パーセントであるときには、光出
力の前後比：０．０９程度となる。すなわち、出射端面
１７から出射するレーザ光は、後端面２１から出射する
レーザ光の１０分の１程度となるが、反射戻り光の入射
強度も１０分の１に低減される。
ト、反射率Ｒr が３１パーセントであるときには、光出
力の前後比：０．０９程度となる。すなわち、出射端面
１７から出射するレーザ光は、後端面２１から出射する
レーザ光の１０分の１程度となるが、反射戻り光の入射
強度も１０分の１に低減される。
【００３６】この第２の実施形態では、上述したよう
に、出射端面１７にコーティング膜２０を設けることに
より、上述の第１の実施形態と同様に、出射端面１７の
反射率を相対的に後端面２１の反射率より大きくするこ
とができる。従って、第１の実施形態と同様に、活性層
に対する反射戻り光の入射量を低減させることができ、
反射戻り光の入射による強度雑音の発生を防止すること
ができる。
に、出射端面１７にコーティング膜２０を設けることに
より、上述の第１の実施形態と同様に、出射端面１７の
反射率を相対的に後端面２１の反射率より大きくするこ
とができる。従って、第１の実施形態と同様に、活性層
に対する反射戻り光の入射量を低減させることができ、
反射戻り光の入射による強度雑音の発生を防止すること
ができる。
【００３７】さらに、第１の実施形態と同様に、反射戻
り光によって発生する相互変調歪み、スプリアスノイズ
等を低減することができ、また、アイソレータを必要と
しないため機器の低コスト化に寄与することができる。
り光によって発生する相互変調歪み、スプリアスノイズ
等を低減することができ、また、アイソレータを必要と
しないため機器の低コスト化に寄与することができる。
【００３８】図１３は、本発明の第３の実施形態の構成
を示すレーザ光源の構成を示す図である。このレーザ光
源は、同図中に示すように、上述の図１及び図２と同様
に構成された半導体レーザ（発光素子）３５と、この半
導体レーザ３５の後端面（副出射面、モニタ光出射面）
８から出射されるレーザ光を測定するフォトダイオード
（発光強度測定部）３６と、このフォトダイオード３６
の出力に基づいて半導体レーザ３５の駆動電圧を制御す
る制御部（発光強度制御部）３７とを備えている。
を示すレーザ光源の構成を示す図である。このレーザ光
源は、同図中に示すように、上述の図１及び図２と同様
に構成された半導体レーザ（発光素子）３５と、この半
導体レーザ３５の後端面（副出射面、モニタ光出射面）
８から出射されるレーザ光を測定するフォトダイオード
（発光強度測定部）３６と、このフォトダイオード３６
の出力に基づいて半導体レーザ３５の駆動電圧を制御す
る制御部（発光強度制御部）３７とを備えている。
【００３９】このようなレーザ光源では、フォトダイオ
ード３６が、半導体レーザ３５の後端面８から出射され
るレーザ光の強度に基づく検出出力を出力し、制御部３
７は、この検出出力に基づいて、例えばこの検出出力が
所定の値となるように半導体レーザ３５の駆動電圧を制
御する。これにより、半導体レーザ３５の発光強度が所
定の値に保たれる。
ード３６が、半導体レーザ３５の後端面８から出射され
るレーザ光の強度に基づく検出出力を出力し、制御部３
７は、この検出出力に基づいて、例えばこの検出出力が
所定の値となるように半導体レーザ３５の駆動電圧を制
御する。これにより、半導体レーザ３５の発光強度が所
定の値に保たれる。
【００４０】このように、このレーザ光源では、半導体
レーザ３５として上述の図１及び図２と同様な構成の半
導体レーザを用いているために、上述の第１の実施形態
と同様に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の出射端面（主出射
面）７側の反射率を、後端面（副出射面）８側の反射率
より高く設定している。このため、第１の実施形態と同
様に、活性層中に入射する反射戻り光を低減させて、強
度雑音等の低減を図ることができる。
レーザ３５として上述の図１及び図２と同様な構成の半
導体レーザを用いているために、上述の第１の実施形態
と同様に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の出射端面（主出射
面）７側の反射率を、後端面（副出射面）８側の反射率
より高く設定している。このため、第１の実施形態と同
様に、活性層中に入射する反射戻り光を低減させて、強
度雑音等の低減を図ることができる。
【００４１】また、このレーザ光源では、後端側反射面
から出射するレーザ光の強度をフォトダイオード３６に
より検出し、この検出出力に基づいて半導体レーザ３５
の発光強度の制御を容易に行うことができる。
から出射するレーザ光の強度をフォトダイオード３６に
より検出し、この検出出力に基づいて半導体レーザ３５
の発光強度の制御を容易に行うことができる。
【００４２】本発明の第４の実施形態に係るレーザ光源
は、上述の図１３と同様の構成を有し、図１３中の半導
体レーザとして上述の図１１及び図１２に示す構成の半
導体レーザを用いている。
は、上述の図１３と同様の構成を有し、図１３中の半導
体レーザとして上述の図１１及び図１２に示す構成の半
導体レーザを用いている。
【００４３】従って、この第４の実施形態に係るレーザ
光源は、上述の第２の実施形態と同様に活性層中に入射
する反射戻り光を低減させて、強度雑音等の低減を図る
ことができると共に、上述の第３の実施形態と同様に、
半導体レーザ３５の発光強度の制御を容易に行うことが
できる。
光源は、上述の第２の実施形態と同様に活性層中に入射
する反射戻り光を低減させて、強度雑音等の低減を図る
ことができると共に、上述の第３の実施形態と同様に、
半導体レーザ３５の発光強度の制御を容易に行うことが
できる。
【００４４】図１４は、本発明の第５の実施形態に係る
レーザ光源の構成を示している。なお、この図１４中で
は、上述の図１及び図１３中の構成要素に対応する部分
は、これらの図中と同一の符号で示している。
レーザ光源の構成を示している。なお、この図１４中で
は、上述の図１及び図１３中の構成要素に対応する部分
は、これらの図中と同一の符号で示している。
【００４５】このレーザ光源では、上述の図１に示す半
導体レーザと同様な構成の半導体レーザ３５と、この半
導体レーザ３５の後端面８から出射されるレーザ光の強
度を測定するフォトダイオード３６とを同一の素子とし
て構成している。このため、上述の第１の実施形態と同
様に、活性層２に反射戻り光が入射することを防止する
ことができると共に、取り扱いが容易となり、また、半
導体レーザ３５とフォトダイオード３６を別個に構成し
た場合に比較して、低コスト化、光軸調整の省略等を実
現することができる。
導体レーザと同様な構成の半導体レーザ３５と、この半
導体レーザ３５の後端面８から出射されるレーザ光の強
度を測定するフォトダイオード３６とを同一の素子とし
て構成している。このため、上述の第１の実施形態と同
様に、活性層２に反射戻り光が入射することを防止する
ことができると共に、取り扱いが容易となり、また、半
導体レーザ３５とフォトダイオード３６を別個に構成し
た場合に比較して、低コスト化、光軸調整の省略等を実
現することができる。
【００４６】図１５は、本発明の第６の実施形態に係る
レーザ光源の構成を示している。なお、この図１５中で
は、上述の図１１及び図１３中の構成要素に対応する部
分は、これらの図中と同一の符号で示している。
レーザ光源の構成を示している。なお、この図１５中で
は、上述の図１１及び図１３中の構成要素に対応する部
分は、これらの図中と同一の符号で示している。
【００４７】このレーザ光源では、上述の図１１に示す
半導体レーザと同様な構成の半導体レーザ３５と、この
半導体レーザ３５の後端面２１から出射されるレーザ光
の強度を測定するフォトダイオード３６とを同一の素子
として構成している。このため、上述の第２の実施形態
と同様に、活性層１２に反射戻り光が入射することを防
止することができると共に、上述の第５の実施形態と同
様に、取り扱いが容易となり、また、半導体レーザ３５
とフォトダイオード３６を別個に構成した場合に比較し
て、低コスト化、光軸調整の省略等を実現することがで
きる。
半導体レーザと同様な構成の半導体レーザ３５と、この
半導体レーザ３５の後端面２１から出射されるレーザ光
の強度を測定するフォトダイオード３６とを同一の素子
として構成している。このため、上述の第２の実施形態
と同様に、活性層１２に反射戻り光が入射することを防
止することができると共に、上述の第５の実施形態と同
様に、取り扱いが容易となり、また、半導体レーザ３５
とフォトダイオード３６を別個に構成した場合に比較し
て、低コスト化、光軸調整の省略等を実現することがで
きる。
【００４８】なお、上述の各実施形態では、ファブリ・
ペロ型半導体レーザに本発明を適用した場合について説
明したが、本発明の適用対象は、上述の実施形態に限定
されるものではなく、光共振器の両端に出射端面と後端
面を有する半導体レーザであれば、例えば結晶格子を用
いてフィードバックさせるレーザ光の波長を制限し、発
振波長を制限する分布帰還型の半導体レーザ等にも適用
することができる。また、出射端面の反射率を後端面の
反射率より相対的に高くする手段等は、上述の各実施形
態に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲
内で適宜変更することができる。
ペロ型半導体レーザに本発明を適用した場合について説
明したが、本発明の適用対象は、上述の実施形態に限定
されるものではなく、光共振器の両端に出射端面と後端
面を有する半導体レーザであれば、例えば結晶格子を用
いてフィードバックさせるレーザ光の波長を制限し、発
振波長を制限する分布帰還型の半導体レーザ等にも適用
することができる。また、出射端面の反射率を後端面の
反射率より相対的に高くする手段等は、上述の各実施形
態に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲
内で適宜変更することができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明に係る光半導体装置では、反射率
調整部により、発光素子の主出射面の反射率を副出射面
の反射率より相対的に高くしているため、光導波路等に
おいて反射された光（反射戻り光）が主出射面を介して
発光素子内に入射することを防止することができる。こ
れにより、発光素子内における反射戻り光に基づく誘導
放出を低減させて強度雑音を低減させることができる。
調整部により、発光素子の主出射面の反射率を副出射面
の反射率より相対的に高くしているため、光導波路等に
おいて反射された光（反射戻り光）が主出射面を介して
発光素子内に入射することを防止することができる。こ
れにより、発光素子内における反射戻り光に基づく誘導
放出を低減させて強度雑音を低減させることができる。
【００５０】また、本発明に係る光源では、発光素子の
主出射面の反射率を副出射面の反射率より相対的に高く
しているため、光導波路等において反射された光（反射
戻り光）が主出射面を介して発光素子内に入射すること
を防止することができ、発光素子内における反射戻り光
に基づく誘導放出を低減させて強度雑音を低減させるこ
とができる。また、発光強度測定部により測定した、副
出射面から出射される光の強度に基づいて発光素子の発
光強度の制御を容易に行うことができる。
主出射面の反射率を副出射面の反射率より相対的に高く
しているため、光導波路等において反射された光（反射
戻り光）が主出射面を介して発光素子内に入射すること
を防止することができ、発光素子内における反射戻り光
に基づく誘導放出を低減させて強度雑音を低減させるこ
とができる。また、発光強度測定部により測定した、副
出射面から出射される光の強度に基づいて発光素子の発
光強度の制御を容易に行うことができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 上記半導体レーザの断面を示す断面図であ
る。
る。
【図３】 上記半導体レーザの垂直方向のエネルギー帯
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図４】 従来の半導体レーザの使用形態を示す図であ
る。
る。
【図５】 従来の半導体レーザの使用形態を示す図であ
る。
る。
【図６】 従来の半導体レーザの使用形態を示す図であ
る。
る。
【図７】 上記第１の実施形態に係る半導体レーザの動
作特性を示す図である。
作特性を示す図である。
【図８】 上記半導体レーザの発振周波数を示すスペク
トル図である。
トル図である。
【図９】 相互変調歪みを説明するための図である。
【図１０】 反射戻り光が活性層に入射することによっ
て生じるスプリアスノイズを説明するためのスペクトル
図である。
て生じるスプリアスノイズを説明するためのスペクトル
図である。
【図１１】 本発明の第２の実施形態に係る半導体レー
ザの構成を示すブロック図である。
ザの構成を示すブロック図である。
【図１２】 上記半導体レーザの断面を示す断面図であ
る。
る。
【図１３】 本発明の第３の実施形態に係るレーザ光源
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図１４】 本発明の第５の実施形態に係るレーザ光源
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図１５】 本発明の第６の実施形態に係るレーザ光源
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１、１１ ｎ型ＩｎＰ基板、２、１２ ＩｎＧａＡｓＰ
活性層、３、１３ ｐ型ＩｎＰ層、４、１４ ｎ型Ｉｎ
Ｐ層、５、１５ 電流狭窄層、６、１６ ｐ型ＩｎＰク
ラッド層、７、１７ 出射端面、８、２１ 後端面、１
８ 酸化シリコン膜、１９ シリコン膜、２０ コーテ
ィング膜、３５ 半導体レーザ、３６フォトダイオー
ド、３７ 制御部
活性層、３、１３ ｐ型ＩｎＰ層、４、１４ ｎ型Ｉｎ
Ｐ層、５、１５ 電流狭窄層、６、１６ ｐ型ＩｎＰク
ラッド層、７、１７ 出射端面、８、２１ 後端面、１
８ 酸化シリコン膜、１９ シリコン膜、２０ コーテ
ィング膜、３５ 半導体レーザ、３６フォトダイオー
ド、３７ 制御部
Claims (13)
- 【請求項１】 発光素子と、 該発光素子の一端に設けられた主出射面と、 前記発光素子の他端に設けられた副出射面と、 前記主出射面の反射率を前記副出射面の反射率より相対
的に高くする反射率調整部とを備えることを特徴とする
光半導体装置。 - 【請求項２】 上記反射率調整部は、上記副出射面に設
けられ、該副出射面の反射率を低下させる膜からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項３】 上記反射率調整部は、上記主出射面に設
けられ、該主出射面の反射率を増加させる膜からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項４】 上記発光素子は、光共振器からなること
を特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項５】 上記副出射面は、モニタ光出射面として
用いることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。 - 【請求項６】 発光素子と、該発光素子の一端に設けら
れた主出射面と、前記発光素子の他端に設けられた副出
射面と、前記主出射面の反射率を前記副出射面の反射率
より相対的に高くする反射率調整部とを備えた光半導体
装置と、 前記副出射面から出射する光の強度を測定する発光強度
測定部とを備えることを特徴とする光源。 - 【請求項７】 上記反射率調整部は、上記副出射面に設
けられ、該副出射面の反射率を低下させる膜からなるこ
とを特徴とする請求項６記載の光源。 - 【請求項８】 上記反射率調整部は、上記主出射面に設
けられ、該主出射面の反射率を増加させる膜からなるこ
とを特徴とする請求項６記載の光源。 - 【請求項９】 上記発光素子は、光共振器からなること
を特徴とする請求項６記載の光源。 - 【請求項１０】 上記副出射面は、モニタ光出射面とし
て用いることを特徴とする請求項６記載の光源。 - 【請求項１１】 上記発光素子と上記発光強度測定部と
を一体に形成したことを特徴とする請求項６記載の光
源。 - 【請求項１２】 上記発光強度測定部による測定出力に
基づいて上記半導体素子から出射する光の強度を制御す
る発光強度制御部を備えることを特徴とする請求項６記
載の光源。 - 【請求項１３】 上記発光強度測定部はフォトダイオー
ドからなることを特徴とする請求項６記載の光源。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238743A JPH1093193A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光半導体装置及び光源 |
| KR1019970039958A KR100363141B1 (ko) | 1996-09-10 | 1997-08-21 | 광반도체장치및광원 |
| US08/917,349 US6226309B1 (en) | 1996-09-10 | 1997-08-26 | Semiconductor laser and light source |
| EP97114946A EP0834969A3 (en) | 1996-09-10 | 1997-08-28 | Semiconductor laser and light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238743A JPH1093193A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光半導体装置及び光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1093193A true JPH1093193A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17034606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8238743A Withdrawn JPH1093193A (ja) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | 光半導体装置及び光源 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6226309B1 (ja) |
| EP (1) | EP0834969A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1093193A (ja) |
| KR (1) | KR100363141B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020125406A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-09-12 | Eastman Kodak Company | System and method for improving laser power and stabilization using high duty cycle radio frequency injection |
| US7468998B2 (en) * | 2005-03-25 | 2008-12-23 | Pavilion Integration Corporation | Radio frequency modulation of variable degree and automatic power control using external photodiode sensor for low-noise lasers of various wavelengths |
| US9354484B2 (en) * | 2013-09-30 | 2016-05-31 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Terahertz continuous wave emitting device |
| US11075503B2 (en) * | 2019-07-02 | 2021-07-27 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Integrated inter-cavity photodetector for laser power and threshold estimation |
| US11909175B2 (en) * | 2021-01-13 | 2024-02-20 | Apple Inc. | Horizontal cavity surface-emitting laser (HCSEL) monolithically integrated with a photodetector |
| CN114825045B (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-23 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 抗反射激光器及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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