JPS5814590A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS5814590A JPS5814590A JP56112489A JP11248981A JPS5814590A JP S5814590 A JPS5814590 A JP S5814590A JP 56112489 A JP56112489 A JP 56112489A JP 11248981 A JP11248981 A JP 11248981A JP S5814590 A JPS5814590 A JP S5814590A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- active layer
- semiconductor
- semiconductor laser
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2238—Buried stripe structure with a terraced structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザに関するものであり、光強度の
ゆらぎが低減され、安定した特性の得られる半導体レー
ザを提供することを目的とする。
ゆらぎが低減され、安定した特性の得られる半導体レー
ザを提供することを目的とする。
半導体レーザは、超小型でかつ効率が高く、低電圧で動
作させることができるため、光通信、光情報処理などの
応用分野において重要な光源となっている。こうした応
用分野において、レーザ光を変調して、情報を伝達する
場合、光強度のゆらぎ（雑音）は、大きな問題となる。
作させることができるため、光通信、光情報処理などの
応用分野において重要な光源となっている。こうした応
用分野において、レーザ光を変調して、情報を伝達する
場合、光強度のゆらぎ（雑音）は、大きな問題となる。
従来のＣＷ発振半導体レーザは、ダブルへテロ（ＤＨ）
構造をもち、このＤＨ構造に沿って平竹方向におりる導
波機構として、利得ガイドあるいは、屈折率ガイドが用
いられ、キャビライ端面には、半導体結晶のへき開面を
使用している。利得ガイド形の半導体レーザの例として
は第１図に示すようなブレーナストライブ 形レーザがあり、屈折率ガイド形の半導′体しーザの例
としては、第２図に示すようなチャネルドサフ゛ストレ
イト（ Ｃｈａｎｎｅｌｌｅｄ Ｓｑｂｓ會ｒａｔｅ”
、略してＣＳ）ストライブ形レーザがあげられる。
構造をもち、このＤＨ構造に沿って平竹方向におりる導
波機構として、利得ガイドあるいは、屈折率ガイドが用
いられ、キャビライ端面には、半導体結晶のへき開面を
使用している。利得ガイド形の半導体レーザの例として
は第１図に示すようなブレーナストライブ 形レーザがあり、屈折率ガイド形の半導′体しーザの例
としては、第２図に示すようなチャネルドサフ゛ストレ
イト（ Ｃｈａｎｎｅｌｌｅｄ Ｓｑｂｓ會ｒａｔｅ”
、略してＣＳ）ストライブ形レーザがあげられる。
なお、これらの図において１はｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板
、２はｎ型Ｇ ａ １−、Ａ Ｉ 、Ａ ｓクラッド層
、３はノンドープＧａ ＡＩＡｓ 活性層、４はｐ
型１−Ｘ ！ Ｇａ１．、、アＡｌｙＡｓクラッド層、５はｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層、６は正電極、７は負電極、８はＺｎ拡散領
域である。
、２はｎ型Ｇ ａ １−、Ａ Ｉ 、Ａ ｓクラッド層
、３はノンドープＧａ ＡＩＡｓ 活性層、４はｐ
型１−Ｘ ！ Ｇａ１．、、アＡｌｙＡｓクラッド層、５はｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層、６は正電極、７は負電極、８はＺｎ拡散領
域である。
このような従来の半導体レーザを直流イ°一定光出力の
条件のもとで発振させた場合、特徴のある雑音特性を示
すことが知られている。第３図は、合の雑音の温度によ
る変化を示しており、Ａがプレーナストライプレーザー
の場合、ＢがＣＳシレーお、第３図において；横軸は周
囲温度、縦軸に３ｍＷ光出力と雑音電力の比（Ｓ／Ｎ比
）をとっである。雑音は周波数ａＭＨ２，バンド幅３０
０ブレーナストライブ形のような利得ガイド形レーザで
は、全体的に雑音レベルは大きいことがわ−かる。これ
は、利得ガイド形では、横モードが安定化されておらず
、レーザ内部における光分布とキャリア分布が不安定で
、これらの相互作用による雑音が大きいためである。し
かし、利得ガイド形では、縦モードが多モードとなるた
め、各縦モード間の結合による分配雑音は小さく、温度
変化によって利得スペクトルが門化しても、分配雑音に
よる雑竺レベルの変動は小さくなっている。
条件のもとで発振させた場合、特徴のある雑音特性を示
すことが知られている。第３図は、合の雑音の温度によ
る変化を示しており、Ａがプレーナストライプレーザー
の場合、ＢがＣＳシレーお、第３図において；横軸は周
囲温度、縦軸に３ｍＷ光出力と雑音電力の比（Ｓ／Ｎ比
）をとっである。雑音は周波数ａＭＨ２，バンド幅３０
０ブレーナストライブ形のような利得ガイド形レーザで
は、全体的に雑音レベルは大きいことがわ−かる。これ
は、利得ガイド形では、横モードが安定化されておらず
、レーザ内部における光分布とキャリア分布が不安定で
、これらの相互作用による雑音が大きいためである。し
かし、利得ガイド形では、縦モードが多モードとなるた
め、各縦モード間の結合による分配雑音は小さく、温度
変化によって利得スペクトルが門化しても、分配雑音に
よる雑竺レベルの変動は小さくなっている。
一方ＣＳレーザのような屈折率ガイド形レーザでは、横
モードが安定化されているため、雑音レベルの安定領域
では、利得ガイド形に比べ雑音レベルは小さい。ところ
が、一般に、横モード安定゛化しキ゛ザでは、単−縦モ
ード発振となるため、温度変化によって利得スペクトル
分布が変化した場合、縦モードが跳び移り、隣接する二
つの縦モード間で競合状態がおこり大きな分配雑音を生
じ、温度変化によって雑音レベルの大きな領域が出現ビ
デオディスクの再生用光源などに、これらの従来の半導
体レーザを使用した場合、大きな雑音を有するため、Ｓ
／Ｎの低下をおこし、実用に耐えない。
モードが安定化されているため、雑音レベルの安定領域
では、利得ガイド形に比べ雑音レベルは小さい。ところ
が、一般に、横モード安定゛化しキ゛ザでは、単−縦モ
ード発振となるため、温度変化によって利得スペクトル
分布が変化した場合、縦モードが跳び移り、隣接する二
つの縦モード間で競合状態がおこり大きな分配雑音を生
じ、温度変化によって雑音レベルの大きな領域が出現ビ
デオディスクの再生用光源などに、これらの従来の半導
体レーザを使用した場合、大きな雑音を有するため、Ｓ
／Ｎの低下をおこし、実用に耐えない。
本発明による、半導体レーザでは、従来の作り方、例え
ばｐｎ接合面に沿って平行方向に横モードの屈折率ガイ
ド機構゛を有する半導体レーザ構造を用いて共振器（キ
ャビティ）を形成する場合、そのｐｎ接合、に垂直な２
つのキャビティ端面での □光の反射率を従
来９へき開によってのみ形成した一１場合の反射率より
もそれぞれ低くなるようにする。
ばｐｎ接合面に沿って平行方向に横モードの屈折率ガイ
ド機構゛を有する半導体レーザ構造を用いて共振器（キ
ャビティ）を形成する場合、そのｐｎ接合、に垂直な２
つのキャビティ端面での □光の反射率を従
来９へき開によってのみ形成した一１場合の反射率より
もそれぞれ低くなるようにする。
本発明のような前記２つのキャビテイ面を作るにはへき
開によって端面を形成した後、端面に誘電体膜を付ける
方法や、化学エツチングによって端面を作製する方法を
用いる。
開によって端面を形成した後、端面に誘電体膜を付ける
方法や、化学エツチングによって端面を作製する方法を
用いる。
このようにして、端面の反射率を低下させた半導体レー
ザにおいては、キャビティ端での透過損失が大きくなる
。このためレーザ発振に必要な利得が大きくなり、キャ
リア密度および利得スペクトル幅が増大し、縦多モード
発振に近づき、分配雑音が減少、する。
ザにおいては、キャビティ端での透過損失が大きくなる
。このためレーザ発振に必要な利得が大きくなり、キャ
リア密度および利得スペクトル幅が増大し、縦多モード
発振に近づき、分配雑音が減少、する。
さらに、内部構造は、屈折率ガイドによって横モードが
安定化されているため、不安定横モードに起因する雑音
は小さい。このようにして、雑音レベルの温度依存性は
、全体的に低雑音で、変動の少ない特性が得られる。
安定化されているため、不安定横モードに起因する雑音
は小さい。このようにして、雑音レベルの温度依存性は
、全体的に低雑音で、変動の少ない特性が得られる。
以下に本舅の実施例における半導体レーザを説明する。
基体となる半導体レーザには、段差基板（Ｔｅｒｒａｃ
ｅｄ ５ｕｂａｔｒａｔｅ；略してＴＳ）型レーザを使
用する。（ＧａＡｌ ）Ａｓ系ＴＳレーザの光の進行方
行に垂直な断面を第４図に示す。なお、第４図において
、第２図の従来例と同一材料を用いている部分には同一
番号を付している。ＴＳレーザでは、第４図に示すよう
に活性層３が、段差部においてその両側の平坦部よりや
や厚くなって、リプ導波路を形成するため、横モードの
屈折率ガイド機構ができ、横モードが安定化される。こ
のような半導体レーザでは、横モードの不安定現象に起
因する雑音はない。次に、ＴＳレーザの光の進行方向に
垂直な結晶面をへき開によって作成し、キャビティ端面
とする。二つのキャビティ端面間の距離すなわちキャピ
テイ長りは０．０２ｃｔｎとした。へき開によって形成
した二つのキャビティ端面には、第６図に示すようにス
パッタリングあるいは、電子ビーム蒸着により、Ｓ ＊
０２膜９をλ／４ｎおよびλ／８ｎの膜厚につけた。
ｅｄ ５ｕｂａｔｒａｔｅ；略してＴＳ）型レーザを使
用する。（ＧａＡｌ ）Ａｓ系ＴＳレーザの光の進行方
行に垂直な断面を第４図に示す。なお、第４図において
、第２図の従来例と同一材料を用いている部分には同一
番号を付している。ＴＳレーザでは、第４図に示すよう
に活性層３が、段差部においてその両側の平坦部よりや
や厚くなって、リプ導波路を形成するため、横モードの
屈折率ガイド機構ができ、横モードが安定化される。こ
のような半導体レーザでは、横モードの不安定現象に起
因する雑音はない。次に、ＴＳレーザの光の進行方向に
垂直な結晶面をへき開によって作成し、キャビティ端面
とする。二つのキャビティ端面間の距離すなわちキャピ
テイ長りは０．０２ｃｔｎとした。へき開によって形成
した二つのキャビティ端面には、第６図に示すようにス
パッタリングあるいは、電子ビーム蒸着により、Ｓ ＊
０２膜９をλ／４ｎおよびλ／８ｎの膜厚につけた。
なお、第６図は第４図におけるＡ−Ａ／断面図、すなわ
ちレーザ光の進行方向に平行な方向の第７面・図である
。ここでλは、レーザの発振波長、ｎは、５１０２の波
長λにおける屈折率である。このように膜厚を選ぶこと
により、端面における内部光の反射率Ｒ１，Ｒ２は、そ
れぞれ約３％および約１６％となり、へき開しただけの
場合の反射率約３１％より低下している。
ちレーザ光の進行方向に平行な方向の第７面・図である
。ここでλは、レーザの発振波長、ｎは、５１０２の波
長λにおける屈折率である。このように膜厚を選ぶこと
により、端面における内部光の反射率Ｒ１，Ｒ２は、そ
れぞれ約３％および約１６％となり、へき開しただけの
場合の反射率約３１％より低下している。
（１／Ｒ４Ｒ２）は約１３４１’２７１−’である。
こうして作成した波長７８０ｎｍの半導体レーザの３ｍ
Ｗ定光出力時の雑音レベルの温度変化を第６図に示す。
Ｗ定光出力時の雑音レベルの温度変化を第６図に示す。
この図かられかるように、本実施例による半導体レーザ
の雑音レベルは、広い温度範囲にわたって低い値で安定
しており、温度による大きな変動は現われず、すぐれた
特性を示していた。
の雑音レベルは、広い温度範囲にわたって低い値で安定
しており、温度による大きな変動は現われず、すぐれた
特性を示していた。
さらに、Ｍ４図に示すような構造をも゛つ（ＧａＡ１
）て端面を形成した、キャビティ長が０．０２．０．０
２５゜０ ’、 ０３ｃｌｎの３種類のＴＳレーザを用
い、２つのへき開端面に種々の膜厚の８１０２膜をスパ
ッタリング法によって付け、キャビティ端による透過損
失を変化させ、各々のレーザについて光出力と雑音の比
（Ｓ／Ｎ ）を測定した結果を第７図に示す。
）て端面を形成した、キャビティ長が０．０２．０．０
２５゜０ ’、 ０３ｃｌｎの３種類のＴＳレーザを用
い、２つのへき開端面に種々の膜厚の８１０２膜をスパ
ッタリング法によって付け、キャビティ端による透過損
失を変化させ、各々のレーザについて光出力と雑音の比
（Ｓ／Ｎ ）を測定した結果を第７図に示す。
同図には光出力３ｍ’Ｗにおける周波数３ ＭＨｚの雑
音をバンド幅５ｏｏＫＨｚで測定し、温度をＯｏＣから
されている。Ｓ／Ｎは透過損失か９０ｃｍ よりも大
きくなると、十分大きな値【となり変動幅も小さくなっ
ている。このように、２つの端面の反射率を、キャビテ
ィ長に従って適当に低下させることによって実用上十分
低雑音の素子を作ることができる。
音をバンド幅５ｏｏＫＨｚで測定し、温度をＯｏＣから
されている。Ｓ／Ｎは透過損失か９０ｃｍ よりも大
きくなると、十分大きな値【となり変動幅も小さくなっ
ている。このように、２つの端面の反射率を、キャビテ
ィ長に従って適当に低下させることによって実用上十分
低雑音の素子を作ることができる。
以上説明し外ように、本発明の半導体装置は光強度のゆ
らぎが小さく、安定な特接が得られるもので光通信、光
情報等の分野での利用価値が大きい。
らぎが小さく、安定な特接が得られるもので光通信、光
情報等の分野での利用価値が大きい。
第１図は従来の半導体レーザの正面断面図、第２図は他
の従来の半導体レーザの正面断面図、第３図は前記２つ
の半導体レーザの雑音の温度変化を示した図、第４図は
本発明や一実施例における半導体レーザの正面−面図、
第６図は第４図のＡ−Ａ／断面図、第６図は同半導体レ
ーザにおけるｓ７Ｎの温度依存性を示す図、第７図は本
発明の実施例の半導体レーザにおける透過損失とＳ／Ｈ
の関係を調べた実験結果を示す図である。 １・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ
−Ｇａ、−。 ＡｌｙＡｓクラッド層、３・・・・・・アンドープＧａ
１ ｘＡｌ！Ａｓ活性層、４・・・・・ｐ−Ｇａ１−ア
ＡｌｙＡ８クラッド層、６・・・・・ｎ−０〜層、６・
・・・・・正電極、７・・・−・負電極、８・・・・・
・Ｚｎ拡散領域、９・・・ ・Ｓ １０２膜。 代理人、の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 因 椙昂逼慣（・Ｃ） 第 ４ 図 第５図 周 囲５１’ｔ７Ｆｃ・ｃノ
の従来の半導体レーザの正面断面図、第３図は前記２つ
の半導体レーザの雑音の温度変化を示した図、第４図は
本発明や一実施例における半導体レーザの正面−面図、
第６図は第４図のＡ−Ａ／断面図、第６図は同半導体レ
ーザにおけるｓ７Ｎの温度依存性を示す図、第７図は本
発明の実施例の半導体レーザにおける透過損失とＳ／Ｈ
の関係を調べた実験結果を示す図である。 １・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ
−Ｇａ、−。 ＡｌｙＡｓクラッド層、３・・・・・・アンドープＧａ
１ ｘＡｌ！Ａｓ活性層、４・・・・・ｐ−Ｇａ１−ア
ＡｌｙＡ８クラッド層、６・・・・・ｎ−０〜層、６・
・・・・・正電極、７・・・−・負電極、８・・・・・
・Ｚｎ拡散領域、９・・・ ・Ｓ １０２膜。 代理人、の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 因 椙昂逼慣（・Ｃ） 第 ４ 図 第５図 周 囲５１’ｔ７Ｆｃ・ｃノ
Claims (1)
- 半導体基板上に活性層を含む多層半導体層が形成され、
前記活性層に沿って実効屈折率が変化している半導体レ
ーザにおいて、前記活性層に垂直な２つの共振器端面の
光反射率が、いずれも前記半導体層をへき開したままの
前記共振器端面の有する光反射率よりも小さいことを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112489A JPS5814590A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体レ−ザ |
| US06/754,195 US4651322A (en) | 1981-07-17 | 1985-07-10 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112489A JPS5814590A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814590A true JPS5814590A (ja) | 1983-01-27 |
| JPH0223038B2 JPH0223038B2 (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=14587918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56112489A Granted JPS5814590A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4651322A (ja) |
| JP (1) | JPS5814590A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0644663B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-06-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ−ザ |
| DE3834929A1 (de) * | 1988-10-13 | 1990-04-19 | Siemens Ag | Wellenleiterreflektor fuer optoelektronische anwendungen und laser |
| US5043991A (en) * | 1989-12-28 | 1991-08-27 | General Dynamics Corp. Electronics Division | Device for compensating for thermal instabilities of laser diodes |
| US6810063B1 (en) * | 1999-06-09 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| US20050041433A1 (en) * | 2003-08-18 | 2005-02-24 | Visteon Global Technologies, Inc. | Automotive lighting system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5434689A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of protective film for fight draw-out end surface of luminous element |
| JPS5760884A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3838359A (en) * | 1973-11-23 | 1974-09-24 | Bell Telephone Labor Inc | Gain asymmetry in heterostructure junction lasers operating in a fundamental transverse mode |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP56112489A patent/JPS5814590A/ja active Granted
-
1985
- 1985-07-10 US US06/754,195 patent/US4651322A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5434689A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of protective film for fight draw-out end surface of luminous element |
| JPS5760884A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4651322A (en) | 1987-03-17 |
| JPH0223038B2 (ja) | 1990-05-22 |
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