JPS581556B2 - モ−ドセイギヨハンドウタイレ−ザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はモード制御された出力ビームを持つ半導体レ
ーザに関する。

半導体レーザは、高効率、小型軽量、高速変調が容易等
の利点を持つので、光通信、光情報処理等の重要な光源
となりつつある。

半導体レーザの出力光を他の光学系、例えば光ファイバ
ーに効率よく結合させるためには、レーザは基本モード
発振をしていることが望ましい。

半導体レーザの基本モード発振を実現するために従来は
、例えば、ＰＮ接合を通じて電流を流入する接合レーザ
の場合には、接合面に垂直な方向には屈折率の異なる媒
質で活性領域をはさむことにより誘電体導波路を形成し
て、そこを伝搬できるモードが基本モードだけとなる条
件を用いており、接合面に平行な方向には活性領域に近
い側の電極を細長い長方形のいわゆるストライプ電極と
することにより活性領域の幅を実質的に狭くする方法が
用いられてきた。

従来のストライプ電極を用いた場合、接合面に平行な方
向に基本モードの発振を得るためにはストライプの幅は
１０〜１５μｍ以下にしなければならず、さらに流入で
きる電流密度の大きさが素子の寿命等の点で制限される
ために余り大きな光出力が得られないという欠点があっ
た。

さらに従来のストライプ電極を用いた場合には、印加電
流を増加すると発振開始電流値の１１０％〜１２０％の
電流値のところで基本モードの発振から高次モードの発
振に移ってしまい、基本モード発振での光出力が小さい
値に制限されてしまうと共に、発振パターンの変化によ
り例えば他の光学系との結合効率が変化するなど実用上
大きな欠点があった。

この発明の目的は基本モードで大出力が得られる半導体
レーザを提供することにある。

この発明によれば、半導体レーザにおいて、活性領域に
半導体レーザ結晶の形状を加工することなく、共振器軸
と直角な方向の中央部における共振器軸方向の長さがそ
の周辺部の共振器軸方向の長さよりも長い帯状の電流流
入口を有するモード制御半導体レーザが得られる。

本発明の原理は、基本モードでは高次モードにくらべて
電界が中心部により集中しているので、波の伝搬方向と
直角な方向の利得の分布を中心部で大きく周辺で小さく
しておけば、基本モードの方が高次モードよりも有効に
利得を利用でき安定な基本モード発振が実現できるとい
う点にある。

この発明では中心部で大きく周辺で小さな利得分布を帯
状の電流流入口の共振器軸方向の長さを流入口の幅方向
の中央部で長く周辺部で短かくすることによって実現し
ている。

すなわち共振器軸方向に長い電流流入口長を持つ部分は
短かい電流流入口長を持つ部分よりも大きい利得を持つ
ので、電流流入口の幅方向の中央部の利得が周辺部の利
得よりも大きくなる。

しかもこの発明では半導体レーザ結晶自体に溝を堀るな
どの形状の加工を行わないので信頼性が高く、また、こ
のような溝部分などでの光の反射、散乱などによる発振
モードの乱れなども生じないので予期したモード制御効
果が得られる。

次に図面を参照して本発明を詳しく説明する。

第１図ａにこの発明の第１の実施例の斜視図を、第１図
ｂに電流流入口の上面図を、第１図Ｃに接合面内の共振
器軸と直角な方向の利得の分布をそれぞれ示す。

通常の多層液相成長法でｎ−ＧａＡｓ基板の上にｎ−Ａ
Ｉ０．３Ｇａ０．７ＡＳ，Ｐ−ＧａＡｓ、Ｐ−Ａｌ０，
３Ｇａ０．７Ａｓ，Ｐ−ＧａＡｓの各層を順次形成して
製作した二重へテロ接合レーザ１のＰ側表面に厚さ１〜
２μｍのＳｉＯ２膜２を高周波スパツタ法等でつけ、通
常のフォトレジスト法でＳ１０２膜２に電流流入口３を
あけ、その上にＰ側電極４、反対側のｎ−ＧａＡｓ基板
表面にｎ側電極５を蒸着によりそれぞれつけたものであ
る。

第１図ａでは、電流流入口３の形を解りやすくするため
にＰ側電極４の一部を省略して示した。

電流流入口３は第１図ｂに示すように共振器軸方向に細
長く、かつ両端が丸い形をしている。

このような形はフォトレジスト用のマスクのパターンの
形をこのような形状に設定することにより容易に得られ
る。

第１図ｂに示すように電流流入口３の中央部の長さＡ−
Ａ′を周辺Ｏ長さＢ−Ｂ’よりも大きくとることにより
、共振器軸方向と直角な方向に第１図Ｃに示すような利
得分布が得られ、電流流入口３０幅を５０μｍにしたと
きでも基本モード発振が実現でき、印加電流の増加に対
しても安定であった。

従来の長方形の電流流入口を用いた場合には基本モード
での発振を得るためには、電流流入口の幅を２０μｍ以
下にしなければならず、しかもその場合でも印加電流を
閾値からわずかに増加すると高次モードが発振してしま
ったのと比較すると、電流流入口の幅を広くでき、閾値
の約２倍にまで印加電流を増加しても基本モード発振が
得られたため、基本モードで大きな出力の半導体レーザ
が実現できた。

第２図は、本発明の第２の実施例の電流流入口の上面図
を示す。

第２の実施例の電流流入口６は第１の実施例の電流流入
口３を中間でつなげたような形をしている。

すなわち、共振器軸方向に直角な方向の中央部の電流流
入口６の長さＡ−Ａ′は周辺の電流流入口の長さＢ−Ｂ
’とＣ−Ｃ’の和よりも大きくして、中央の利得が周辺
のそれよりも大きな分布を実現したものである。

この実施例においても、第１の実施例と同様に従来の長
方形の電流流入口を用いた場合に較べて大出力で安定な
基本モード発振の半導体レーザが得られた。

第３図は本発明の第３の実施例の電流流入口の上面図を
示す。

この実施例の電流流入口７は、第３図に示すように共振
器軸と直角な方向に三角形の切り込みが入った形にした
ものである。

この場合も第１、第２の実施例と同様に、中央部で大き
く周辺部で小さい利得分布が得られ大出力で安定な基本
モード発振が実現できた。

以上、本発明の実施例をＳｉＯ２膜で電流流入口を制限
する方法を用いた場合について説明したが、本発明の特
徴は、半導体レザー結晶の形状の加工を伴わない電流流
入口の変形にあるので、上記以外の方法で半導体レーザ
結晶形状を加工せずに流入口を制限する場合にも適用で
きる。

例えば、電流流入口以外の部分にプロトンを打ち込んで
電流流入口以外を絶縁層化して電流を電流流入口に集中
させる場合でも、これら実施例に示した形の電流流入口
を用いることにより人出カで安定な基本モード発振が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の第１の実施例の針視図、第１図ｂは
第１の実施例の電流流入口の上面図、第１図Ｃは利得分
布、第２図は本発明の第２の実施例の電流流入口の上面
図、第３図は本発明の第３の実施例の電流流入口の上面
図を示す。 図において、１は二重へテロ接合レーザ、２はＳｉＯ２
膜、３，６，７は電流流入口、４はＰ側電極、５はｎ側
電極をあらわす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体レーザにおいて、活性領域に近い側に、半導
   体レーザ結晶の形状を加工することなく、共振器軸と直
   角な方向の中央部における共振器軸方向の長さがその周
   辺部の共振器軸方向の長さよりも長い帯状の電流流入口
   を設けたことを特徴とするモード制御半導体レーザ。