JPS5856377A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS5856377A JPS5856377A JP15559581A JP15559581A JPS5856377A JP S5856377 A JPS5856377 A JP S5856377A JP 15559581 A JP15559581 A JP 15559581A JP 15559581 A JP15559581 A JP 15559581A JP S5856377 A JPS5856377 A JP S5856377A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active region
- semiconductor laser
- laser
- difference
- modes
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
本発明は光強度のゆらぎを低減させ、かつ、安定化した
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、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、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構造に沿って平行方向における導
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、キャビティ端面には、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図に示すようなプレーナストライプ（Ｐｌａｎａ
ｒ ５ｔｒｉｐｅ）形レーザがあり、屈折率ガイド形の
半導体レーザの例としては、第２図に示すような基板１
に溝を設けたＣｈａｎｎｅｌｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔ
ｅ （ＣＳ ）ストライプ形レーザがあげられる。第１
．第２図において、１はｎ −ＧａＡｓ基板、２は”
Ｇａ １−ｙＡＱ ｙＡｓクラッド層、３はアンドー
プＧａ１□ＡＱｘＡｓ活性層、４はｐ −Ｇａ１−、Ａ
９．ｙＡｓクラッド層、６はｎ −ＧａＡｓ基板。
構造をもち、このＤＨ構造に沿って平行方向における導
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、キャビティ端面には、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図に示すようなプレーナストライプ（Ｐｌａｎａ
ｒ ５ｔｒｉｐｅ）形レーザがあり、屈折率ガイド形の
半導体レーザの例としては、第２図に示すような基板１
に溝を設けたＣｈａｎｎｅｌｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔ
ｅ （ＣＳ ）ストライプ形レーザがあげられる。第１
．第２図において、１はｎ −ＧａＡｓ基板、２は”
Ｇａ １−ｙＡＱ ｙＡｓクラッド層、３はアンドー
プＧａ１□ＡＱｘＡｓ活性層、４はｐ −Ｇａ１−、Ａ
９．ｙＡｓクラッド層、６はｎ −ＧａＡｓ基板。
層、６は正電極、７は負電極、８はｂ拡散電極である。
このようなレーザを直流で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。
振させた場合、特徴のある雑音特性を示す。
第３図に、上記２つの形のレーザの定光出力動作させた
場合の雑音の温度゛による変化を示す。Ａはプレーナス
トライプレーザの特性、ＢはＣＳレーザの特性を示す。
場合の雑音の温度゛による変化を示す。Ａはプレーナス
トライプレーザの特性、ＢはＣＳレーザの特性を示す。
プレーナストライプ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。３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
競合による分配雑音は小さく、温度変化によって利得ス
ペクトルが変化しても分配雑音による雑音レベルの変動
は小さくなっている。
、全体的に雑音レベルは大きい。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。３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
競合による分配雑音は小さく、温度変化によって利得ス
ペクトルが変化しても分配雑音による雑音レベルの変動
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、横モード安定化レーザでは、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する。
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、横モード安定化レーザでは、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する。
たとえばビデオディスクの再生用光源などにこれらの半
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。たとえば、ビデ
オディスク再生用に半導体レーザを用いた場合、前記Ｓ
／Ｎ比が７６（ｄＢ）以上では映像中に人間の目に感じ
る雑音が顕著になり好ましくない。
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。たとえば、ビデ
オディスク再生用に半導体レーザを用いた場合、前記Ｓ
／Ｎ比が７６（ｄＢ）以上では映像中に人間の目に感じ
る雑音が顕著になり好ましくない。
本発明の目的は屈折率ガイド形でありかつ温度変化によ
っても雑音レベルの大きな領域が出現しない半導体レー
ザ装置を提供することにある。即ち本発明者らの詳しい
解析の結果、温度変化による大きな分配雑音は縦モード
の移り変りが瞬間的に起こるために生じることがわかっ
た。縦モードが移り変る温度においては２つのモードが
現われ十が、時間的に見ると同一の時間に２つのモード
が共存することはあり得す、絶え゛ずどちらかのモード
が立っている。従って交互に一本のモードが現われるた
めにモード間を跳ぶ時に大きな雑音が発生するのである
。この雑音を減らす方法としては、モード間を移り変わ
る時点で２つのモードが共存し、一つのモードからもう
一つのモードへ滑らかに移り変るようにすれば良いこと
が判明した。
っても雑音レベルの大きな領域が出現しない半導体レー
ザ装置を提供することにある。即ち本発明者らの詳しい
解析の結果、温度変化による大きな分配雑音は縦モード
の移り変りが瞬間的に起こるために生じることがわかっ
た。縦モードが移り変る温度においては２つのモードが
現われ十が、時間的に見ると同一の時間に２つのモード
が共存することはあり得す、絶え゛ずどちらかのモード
が立っている。従って交互に一本のモードが現われるた
めにモード間を跳ぶ時に大きな雑音が発生するのである
。この雑音を減らす方法としては、モード間を移り変わ
る時点で２つのモードが共存し、一つのモードからもう
一つのモードへ滑らかに移り変るようにすれば良いこと
が判明した。
−しかしこのような特性をもったレーザは一般の屈折率
ガイド形レーザでは実現しにくい。半導体レーザを温度
変化させたときの雑音レベルが、活性領域の不純物濃度
、活性領域の吸収損失、活性領域とそれを取りまく非活
性領域との屈折率差によってどのように変化するかを実
験によって検討した結果をそれぞれ第４．５．６図に示
す。これらの図から、 （１）活性領域の不純物濃度（ｎ）が２×１ｏｃｒｎ以
下、 （２）活性領域中の吸収損失（α）が１０ｍ 以下、
（３）活性領域とそれを取りまく非活性領域との屈折率
差（Δｎ）が１多以上、 の３つの条件が満足されれば、Ｓ／Ｎの値を７６ｄＢ以
上にすることができることがわかる。これらの条件が満
たされたとき、スペクトルの利得中が相対的に広くなっ
て多モード化しやすくなり、特に単一モードが切り変わ
る時点においては二つのモードが共存してお互いにそれ
らが競合し、−図に示した段差基板型（ＴＳ）レーザを
作製した。
ガイド形レーザでは実現しにくい。半導体レーザを温度
変化させたときの雑音レベルが、活性領域の不純物濃度
、活性領域の吸収損失、活性領域とそれを取りまく非活
性領域との屈折率差によってどのように変化するかを実
験によって検討した結果をそれぞれ第４．５．６図に示
す。これらの図から、 （１）活性領域の不純物濃度（ｎ）が２×１ｏｃｒｎ以
下、 （２）活性領域中の吸収損失（α）が１０ｍ 以下、
（３）活性領域とそれを取りまく非活性領域との屈折率
差（Δｎ）が１多以上、 の３つの条件が満足されれば、Ｓ／Ｎの値を７６ｄＢ以
上にすることができることがわかる。これらの条件が満
たされたとき、スペクトルの利得中が相対的に広くなっ
て多モード化しやすくなり、特に単一モードが切り変わ
る時点においては二つのモードが共存してお互いにそれ
らが競合し、−図に示した段差基板型（ＴＳ）レーザを
作製した。
第７図において、第１図、第２図と同一部分には同一番
号を付す。このレーザはｎ −ＧａＡｓ基板１に段差を
つけその上にｎ Ｇａ １−アＡλｙＡｓクラッド層
２およびアンドープＧａ １−ｘＡＱｘＡ ｓ活性層３
、ｐ −Ｇａ１−ｙＡＱｙＡｓクラッド層４、ｎ −Ｇ
ａＡｓ層を形成したもので、活性層３は折れ曲り間のい
わゆる活性領域ぎだけ他の領域より厚さが２０％程度厚
くなっているので、水平方向にも６％程度の屈折率差が
ついており、またクラッド層と活性層の屈折率差もその
材料の性質上６チにできるので、前述の条件（３）を満
たしている。また活性層３をアンドープの低不純物濃度
にすることにより２Ｘ１０ ” ｃｍ−３以下にでき、
界面を平坦にしかつ活性領域の厚さを制御することによ
り回折損と吸収損を減らして吸収損失も１０ ｃｍ−１
になった。
号を付す。このレーザはｎ −ＧａＡｓ基板１に段差を
つけその上にｎ Ｇａ １−アＡλｙＡｓクラッド層
２およびアンドープＧａ １−ｘＡＱｘＡ ｓ活性層３
、ｐ −Ｇａ１−ｙＡＱｙＡｓクラッド層４、ｎ −Ｇ
ａＡｓ層を形成したもので、活性層３は折れ曲り間のい
わゆる活性領域ぎだけ他の領域より厚さが２０％程度厚
くなっているので、水平方向にも６％程度の屈折率差が
ついており、またクラッド層と活性層の屈折率差もその
材料の性質上６チにできるので、前述の条件（３）を満
たしている。また活性層３をアンドープの低不純物濃度
にすることにより２Ｘ１０ ” ｃｍ−３以下にでき、
界面を平坦にしかつ活性領域の厚さを制御することによ
り回折損と吸収損を減らして吸収損失も１０ ｃｍ−１
になった。
このようにして作製したＴＳレーザのＳ／Ｎの温度特性
を第８図に示す。第８図から分かるように縦モードの変
化点でもＳ／Ｎの変化は従来の屈折率ガイド形レーザに
比べると小さく、Ｓ／Ｎは最悪でも了ｅｄＢあり、たと
えばビデオディスクの再生用光源として用いられること
が証明された。
を第８図に示す。第８図から分かるように縦モードの変
化点でもＳ／Ｎの変化は従来の屈折率ガイド形レーザに
比べると小さく、Ｓ／Ｎは最悪でも了ｅｄＢあり、たと
えばビデオディスクの再生用光源として用いられること
が証明された。
以上のように、本発明は単一モード発振をする半導体レ
ーザにおいて、温度、入力電流などの外的要因により縦
モードが移り変わる際に二つの縦モードが共存し、一方
の縦モードが次第に増加するとともに、他方の縦モード
が次第に減少して縦モードの移り変わりが完了するレー
ザであって、Ｓ／Ｎ比が大きく実用性の高いレーザを実
現することが可能となるすぐれた価値を奏するものであ
る。
ーザにおいて、温度、入力電流などの外的要因により縦
モードが移り変わる際に二つの縦モードが共存し、一方
の縦モードが次第に増加するとともに、他方の縦モード
が次第に減少して縦モードの移り変わりが完了するレー
ザであって、Ｓ／Ｎ比が大きく実用性の高いレーザを実
現することが可能となるすぐれた価値を奏するものであ
る。
第１図はＧａＡＱＡｓ系プレーナストライプ形半導体レ
ーザの断面図、第２図はチャネルドサブストレートスト
ライブ形半導体レーザの断面図、第３図はプレーサスト
ライプ形およびチャネルドサブストレートストライプ形
半導体レーザの雑音の温度変化を示した図、第４図は温
度変化による雑音レベルと活性領域の不純物濃度との関
係を示す図、第５図は温度変化による雑音レベルと活性
領域の吸収損失との関係を示す図、第６図は温度変化に
よる雑音レベルと活性領域の非活性領域に対する屈折率
差との関係を示す図、第７図は本発明の一実施例にがか
るＴＳレーザの断面図、第８図は本発明の半導体レーザ
の雑音レベルの温度依存性を示す図である。 ２・・・・・・ｎ −Ｇａ１．、Ａ込ｙＡｓクラッド層
、３・・−・・・アンドープＧａ１−８ＡＰ、Ａｓ活性
層、４・・・・・・ｐ −Ｇａ１□Ａ１ ｙＡ ｓクラ
ッド層、ｎ・・・・・・活性領域の不純物濃度、ａ・・
・・・・活性領域の吸収損失、Δｎ・・・・・・・活性
領域とそれを取り甘く非活性領域との屈折率差。 １−： 第 ２ 図 第３図 、ｉ ｌ ｉ ｌ ’ｊ！Ａ−…゛ １； ｉ］′ １為。 第５図 １０ ２θ 〃 第６図 〆（′笥”′） ２３ ７１７１（％り 畠７図 １８図 ０ １０ ２１７ ３０ ＃ ｊｏ ６゜１１１
ｆｌ温度（す
ーザの断面図、第２図はチャネルドサブストレートスト
ライブ形半導体レーザの断面図、第３図はプレーサスト
ライプ形およびチャネルドサブストレートストライプ形
半導体レーザの雑音の温度変化を示した図、第４図は温
度変化による雑音レベルと活性領域の不純物濃度との関
係を示す図、第５図は温度変化による雑音レベルと活性
領域の吸収損失との関係を示す図、第６図は温度変化に
よる雑音レベルと活性領域の非活性領域に対する屈折率
差との関係を示す図、第７図は本発明の一実施例にがか
るＴＳレーザの断面図、第８図は本発明の半導体レーザ
の雑音レベルの温度依存性を示す図である。 ２・・・・・・ｎ −Ｇａ１．、Ａ込ｙＡｓクラッド層
、３・・−・・・アンドープＧａ１−８ＡＰ、Ａｓ活性
層、４・・・・・・ｐ −Ｇａ１□Ａ１ ｙＡ ｓクラ
ッド層、ｎ・・・・・・活性領域の不純物濃度、ａ・・
・・・・活性領域の吸収損失、Δｎ・・・・・・・活性
領域とそれを取り甘く非活性領域との屈折率差。 １−： 第 ２ 図 第３図 、ｉ ｌ ｉ ｌ ’ｊ！Ａ−…゛ １； ｉ］′ １為。 第５図 １０ ２θ 〃 第６図 〆（′笥”′） ２３ ７１７１（％り 畠７図 １８図 ０ １０ ２１７ ３０ ＃ ｊｏ ６゜１１１
ｆｌ温度（す
Claims (2)
- （１）温度、入力電流などの外的要因により縦モードが
移り変わる際に二つの縦モードが共存し、一方の縦モー
ドが次第に増加するとともに、他方の縦モードが次第に
減少して縦モードの移り変わりが完了することを特徴と
する半導体レーザ装置。 - （２）活性領域の不純物濃度が２ Ｘ １０１１０ｌ６
’以下、前記活性領域中の吸収損失が１０ ｃＴｎ”−
’以下、前記活性領域と前記活性領域を取り巻く非活性
領域との屈折率差が１チ以上の三条性を満すことを特徴
とする特許請求範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559581A JPS5856377A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559581A JPS5856377A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856377A true JPS5856377A (ja) | 1983-04-04 |
| JPS6359552B2 JPS6359552B2 (ja) | 1988-11-21 |
Family
ID=15609458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15559581A Granted JPS5856377A (ja) | 1981-09-29 | 1981-09-29 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6091692A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US6282059B1 (en) | 1994-04-26 | 2001-08-28 | Tdk Corporation | Disk Cartridge |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5783079A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-24 | Sharp Corp | Driving method of semiconductor laser |
-
1981
- 1981-09-29 JP JP15559581A patent/JPS5856377A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5783079A (en) * | 1980-11-12 | 1982-05-24 | Sharp Corp | Driving method of semiconductor laser |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6091692A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US6282059B1 (en) | 1994-04-26 | 2001-08-28 | Tdk Corporation | Disk Cartridge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6359552B2 (ja) | 1988-11-21 |
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