JPS59175182A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS59175182A JPS59175182A JP4914983A JP4914983A JPS59175182A JP S59175182 A JPS59175182 A JP S59175182A JP 4914983 A JP4914983 A JP 4914983A JP 4914983 A JP4914983 A JP 4914983A JP S59175182 A JPS59175182 A JP S59175182A
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
-
- 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
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
-
- 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
- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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】
く技術分野〉
本発明はレーザ光の吸収の少ない窓領域を有する半導体
レーザ素子の新規な構造に関するものである。
レーザ素子の新規な構造に関するものである。
〈従来技術〉
半導体レーザの寿命を制限する要因の１つに、光出射面
となる共振器端面の劣化があることはよく知られている
。まだ、半導体レーザ素子を高出力動作させた場合にこ
の共振器端面は破壊されることがある。このときの端面
破壊出力（以下、Ｐｍａｘ と称す）は従来の半導体
レーザでは＋０６Ｗ／ ｃｒｌ程度であった。レーザ光
を安定に高出力発振させるためにＰｍａｘを増大させ、
壕だ端面劣化を防止するだめに端面でのレーザ光の吸収
を少なくした端面態形半導体レーザ素子として例えば、
ＷＳレーザ（Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、Ｉ５Ｍａ
ｙ＋９７９ ｐ、６３７ ）が提唱されている。あるい
は端面近傍を活性層よリモバンドギャップの広い物質で
埋め込んだ構造のものも知られている。
となる共振器端面の劣化があることはよく知られている
。まだ、半導体レーザ素子を高出力動作させた場合にこ
の共振器端面は破壊されることがある。このときの端面
破壊出力（以下、Ｐｍａｘ と称す）は従来の半導体
レーザでは＋０６Ｗ／ ｃｒｌ程度であった。レーザ光
を安定に高出力発振させるためにＰｍａｘを増大させ、
壕だ端面劣化を防止するだめに端面でのレーザ光の吸収
を少なくした端面態形半導体レーザ素子として例えば、
ＷＳレーザ（Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、Ｉ５Ｍａ
ｙ＋９７９ ｐ、６３７ ）が提唱されている。あるい
は端面近傍を活性層よリモバンドギャップの広い物質で
埋め込んだ構造のものも知られている。
しかしながらこれらの態形半導体レーザは、その窓領域
では接合に平行な方向に光導波路が形成されていない。
では接合に平行な方向に光導波路が形成されていない。
従って、窓領域ではレーザ光が拡がって伝播するため、
共振器反射面で反射してレーザ発振領域に戻る光の量が
少なくなり、このため発振の効率が低下して発振閾値電
流が高くなるといった欠点を有する。従来の窓形半導体
レーザ素子内で光の伝播する様子をレーザ素子上面方向
より描くと第１図に示す如くとなる。即ち、ストライプ
状のレーザ発振動作領域１の両共振端方向に窓領域２，
２′が形成され、共振器端面３，３′よりレーザビーム
４，４′が出力される。尚、レーザ発振領域端面５，５
′は共振器端面３，３′の内方に位置し、この位置より
レーザ光は伝播波面６で示すように進行する。
共振器反射面で反射してレーザ発振領域に戻る光の量が
少なくなり、このため発振の効率が低下して発振閾値電
流が高くなるといった欠点を有する。従来の窓形半導体
レーザ素子内で光の伝播する様子をレーザ素子上面方向
より描くと第１図に示す如くとなる。即ち、ストライプ
状のレーザ発振動作領域１の両共振端方向に窓領域２，
２′が形成され、共振器端面３，３′よりレーザビーム
４，４′が出力される。尚、レーザ発振領域端面５，５
′は共振器端面３，３′の内方に位置し、この位置より
レーザ光は伝播波面６で示すように進行する。
レーザビームの焦点（ビームウェスト）は接合に平行な
方向ではレーザ発振領域端面５，５′に存在し、接合に
垂直な方向では共振器端面３，３′に位置する。この非
点収差はレンズ等により光学的結合を行なう場合に不都
合となる。
方向ではレーザ発振領域端面５，５′に存在し、接合に
垂直な方向では共振器端面３，３′に位置する。この非
点収差はレンズ等により光学的結合を行なう場合に不都
合となる。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来の態形半導体レーザの欠点を克服した
新規な構造を有する半導体レーザ素子を提供することを
目的とするものである。
新規な構造を有する半導体レーザ素子を提供することを
目的とするものである。
窓領域にも光導波路を形成することにより、ビームウェ
ストは接合に水平、垂直方向共に共振器端面に存在する
こととなる。更に、半導体レーザの窓領域がレーザ発振
領域で発生する高次横モードを抑制して基本横モードの
みを導波させる作用をさせることも可能であり、これは
従来の態形半導体レーザにない非常に卓越した効果であ
る０１〜かしながら、この半導体レーザが効率よく安定
に発振するだめには、レーザ発振領域と窓領域の伝播定
数を一致させてモード整合を図り、寸だ両頭域の電力分
布を相似にする必要がある。本発明はこの点での解決手
段を確立したものである。
ストは接合に水平、垂直方向共に共振器端面に存在する
こととなる。更に、半導体レーザの窓領域がレーザ発振
領域で発生する高次横モードを抑制して基本横モードの
みを導波させる作用をさせることも可能であり、これは
従来の態形半導体レーザにない非常に卓越した効果であ
る０１〜かしながら、この半導体レーザが効率よく安定
に発振するだめには、レーザ発振領域と窓領域の伝播定
数を一致させてモード整合を図り、寸だ両頭域の電力分
布を相似にする必要がある。本発明はこの点での解決手
段を確立したものである。
〈実施例〉
第２図は本発明の一実施例を説明する半導体レーザ素子
の素子内で光伝播する様子をレーザ素子上面より描いた
ものである。
の素子内で光伝播する様子をレーザ素子上面より描いた
ものである。
導波路幅Ｗｇｌ及び長さＬ８を有するレーザ発振動作領
域２１の両端位置に導波路幅Ｗｇ２及び各々の長さＬｗ
＋ Ｌｗ’を有する窓領域２２．２２’が配設され、
共振器端面２３，２３’よりレーザビーム２４．、２４
．’が放射される。レーザ発振動作領域２１はレーザ発
振領域端面２５，２５’でその長さが限定されている。
域２１の両端位置に導波路幅Ｗｇ２及び各々の長さＬｗ
＋ Ｌｗ’を有する窓領域２２．２２’が配設され、
共振器端面２３，２３’よりレーザビーム２４．、２４
．’が放射される。レーザ発振動作領域２１はレーザ発
振領域端面２５，２５’でその長さが限定されている。
レーザ光はその伝播波面２６が図示の如くとなる。
第３図（Ａ）（Ｂ）は第２図に於けるｘ−ｘ及びＹ−Ｙ
断面図である。即ち第３図（Ａ）はレーザ発振動作領域
２１の断面図であり、第３図（Ｂ）は窓領域２２゜２２
′の断面図である。
断面図である。即ち第３図（Ａ）はレーザ発振動作領域
２１の断面図であり、第３図（Ｂ）は窓領域２２゜２２
′の断面図である。
ｐ−ＧａＡｓ基板３１上に電流を遮断するためのｎ Ｇ
ａＡｓ電流ブロッキング層３２が堆積され、電流ブロッ
キング層３２とＧａＡｓ基板３１にはストライプ状の溝
が加工されている。この上にｐ −ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層３３ 、ＧａＡｓ又はＧａＡｌＡｓ活性層３４ 、
ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３５ 、 ｎ −ＧａＡ
ｓキャップ層３６が順次積層されている。
ａＡｓ電流ブロッキング層３２が堆積され、電流ブロッ
キング層３２とＧａＡｓ基板３１にはストライプ状の溝
が加工されている。この上にｐ −ＧａＡｌＡｓクラッ
ド層３３ 、ＧａＡｓ又はＧａＡｌＡｓ活性層３４ 、
ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３５ 、 ｎ −ＧａＡ
ｓキャップ層３６が順次積層されている。
第３図（Ａ）の構造はいわゆる活性層湾曲型ＶＳＩＳレ
ーザ、第３図（Ｂ）は同じく活性層平坦型ＶＳＩＳレー
ザに相当している。ＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａｎｎｅｌｅｄ
Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ ）レ
ーザについては電気通信学会技術報告（ＥＤ−８１−４
２，１９８１年、ＰＪＩ）等に詳述されているが、基板
に溝加工して電流通路を形成した光及びキャリア閉じ込
め構造を有する内部ストライブ型半導体レーザである。
ーザ、第３図（Ｂ）は同じく活性層平坦型ＶＳＩＳレー
ザに相当している。ＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａｎｎｅｌｅｄ
Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ ）レ
ーザについては電気通信学会技術報告（ＥＤ−８１−４
２，１９８１年、ＰＪＩ）等に詳述されているが、基板
に溝加工して電流通路を形成した光及びキャリア閉じ込
め構造を有する内部ストライブ型半導体レーザである。
即ち、レーザ発振のだめの電流はｎ−ＧａＡｓ電流ブロ
ッキング層３２によって阻止され、それぞれ幅Ｗ。１゜
Ｗｃ２のチャネル部のみに流れる。これらのチャネル幅
はｗｃｌ ＞Ｗｃ２となるように形成されており、従っ
て同一成長条件で前者では活性層を湾曲させ、後者では
活性層を平坦にすることができる。活性層が湾曲すると
、屈折率光導波路が形成され、その幅Ｗｇ１はチャネル
幅Ｗ。よりも狭くなる。まだ活性層３４が平坦な場合は
、チャネル両端でのｎ−ＧａＡｓ層３２への光吸収によ
り実効屈折率が下がる原理を利用した光導波路が形成さ
れ、その幅Ｗｇ２はチャネル幅Ｗ。２にほぼ等しい。
ッキング層３２によって阻止され、それぞれ幅Ｗ。１゜
Ｗｃ２のチャネル部のみに流れる。これらのチャネル幅
はｗｃｌ ＞Ｗｃ２となるように形成されており、従っ
て同一成長条件で前者では活性層を湾曲させ、後者では
活性層を平坦にすることができる。活性層が湾曲すると
、屈折率光導波路が形成され、その幅Ｗｇ１はチャネル
幅Ｗ。よりも狭くなる。まだ活性層３４が平坦な場合は
、チャネル両端でのｎ−ＧａＡｓ層３２への光吸収によ
り実効屈折率が下がる原理を利用した光導波路が形成さ
れ、その幅Ｗｇ２はチャネル幅Ｗ。２にほぼ等しい。
本発明を創出するに到った重要な事象は、同一成長条件
でそれぞれ活性層湾曲型ＶＳＩＳレーザと活性層平坦型
ｖｓｒｓレーザを個別に作製した場合、常に前者の方が
１００〜２００Ｘだけ長波長で発振すること即ち２１〜
４２ｍｅＶだけバンドギャップが狭くなるということで
ある。さらに、活性層を湾曲させると発振閾値電流は小
さくなるが横モードが不安定になり易く、活性層を平坦
にすると発振閾値電流はやや増大するが、横モードが非
常に安定になるという性質がある。従って、これら２種
類の活性層をもつ光導波路を同時に形成すれば、レーザ
発振は湾曲部分で起り、平坦部では単にレーザ光が通過
するだけとなる。従って、活性層湾曲部に連続して両端
面近傍に活性層平坦部が位置するように配置すれば、発
振閾値電流Ｉｔｈを小さく′ することができ
、横モードも安定化させることができる。しかも、端面
劣化の少ないあるいは端面破壊耐用出力Ｐｍａｘの大き
い半導体レーザを作製することができる。換言すれば、
上述した２種類のｖｓｒｓレーザの利点のみを利用し、
欠点を補ない合うことができ、しかも態形半導体レーザ
を容易に製作することができる。
でそれぞれ活性層湾曲型ＶＳＩＳレーザと活性層平坦型
ｖｓｒｓレーザを個別に作製した場合、常に前者の方が
１００〜２００Ｘだけ長波長で発振すること即ち２１〜
４２ｍｅＶだけバンドギャップが狭くなるということで
ある。さらに、活性層を湾曲させると発振閾値電流は小
さくなるが横モードが不安定になり易く、活性層を平坦
にすると発振閾値電流はやや増大するが、横モードが非
常に安定になるという性質がある。従って、これら２種
類の活性層をもつ光導波路を同時に形成すれば、レーザ
発振は湾曲部分で起り、平坦部では単にレーザ光が通過
するだけとなる。従って、活性層湾曲部に連続して両端
面近傍に活性層平坦部が位置するように配置すれば、発
振閾値電流Ｉｔｈを小さく′ することができ
、横モードも安定化させることができる。しかも、端面
劣化の少ないあるいは端面破壊耐用出力Ｐｍａｘの大き
い半導体レーザを作製することができる。換言すれば、
上述した２種類のｖｓｒｓレーザの利点のみを利用し、
欠点を補ない合うことができ、しかも態形半導体レーザ
を容易に製作することができる。
以下、本発明の製造方法の一実施例について説明する。
第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は製造方法の一実施例
を説明する製造工程図である。
を説明する製造工程図である。
まず、ｐ型ＧａＡｓ基板（Ｚｎドープ、 Ｉ Ｘ Ｉ
０１９ｃｒｎ−”）４１にｎ型ＧａＡｓ電流ブロッキン
グ層（Ｔｅドープ。
０１９ｃｒｎ−”）４１にｎ型ＧａＡｓ電流ブロッキン
グ層（Ｔｅドープ。
６Ｘ Ｉ ０１８ｃｍ−”） ４２を約０６μｍの厚さ
に液相エピタキシャル成長させる。その後、ｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ電流ブロンキング層４２表面に第４図（Ａ）で
示す様な幅が変化するストライプ状のパターンを従来の
ホ） ＩＪソグラフィ技術により形成する。使用したレ
ジストはシップレイ社のＡＺ＋３５０であり、各部の寸
法が、Ａ４ ＝＋５０Ｉ１ｍ、Ｌ２＝＋ ００μｍの開
孔パターンとする。この開孔を通して硫酸系エツチング
液でＧａＡＳ電流ブロッキング層４２をエツチングする
。
に液相エピタキシャル成長させる。その後、ｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ電流ブロンキング層４２表面に第４図（Ａ）で
示す様な幅が変化するストライプ状のパターンを従来の
ホ） ＩＪソグラフィ技術により形成する。使用したレ
ジストはシップレイ社のＡＺ＋３５０であり、各部の寸
法が、Ａ４ ＝＋５０Ｉ１ｍ、Ｌ２＝＋ ００μｍの開
孔パターンとする。この開孔を通して硫酸系エツチング
液でＧａＡＳ電流ブロッキング層４２をエツチングする
。
尚、Ｚｌ −Ｚｌ 、Ｚ２−Ｚ２方方向面形状をそれぞ
れ第４図（Ｂ）（’Ｃ）に示す。
れ第４図（Ｂ）（’Ｃ）に示す。
その後、再び液相エピタキシャル技術により、第３図で
示すようなｐ−Ｇａ０９５Ａｌｏ、５ Ａｓクラッド層
３ Ｂ 、 ｌ）’１１１；ａｏ、８５／’１０．＋５
Ａｓ活性層３４．ｎ−Ｇ ａＯ，５Ａ １０，５ Ａ
ｓクラッド層３４ 、ｎ−ＧａＡｓキャップ層３６をそ
れぞれ平坦部で０．１５μｍ、０．１μｍ。
示すようなｐ−Ｇａ０９５Ａｌｏ、５ Ａｓクラッド層
３ Ｂ 、 ｌ）’１１１；ａｏ、８５／’１０．＋５
Ａｓ活性層３４．ｎ−Ｇ ａＯ，５Ａ １０，５ Ａ
ｓクラッド層３４ 、ｎ−ＧａＡｓキャップ層３６をそ
れぞれ平坦部で０．１５μｍ、０．１μｍ。
１０μｍ、２μｍ成長させた。ただし、活性層湾曲部の
中央での活性層厚は０，２μｍとなった。基板裏面をラ
ッピングすることによりウェハーの厚さを約１００μｍ
としだ後、ｒＩ ＧａＡｓキャップ層３６表面にはＡ
ｕ−Ｇｅ−Ｎｉを、又ｐ−ＧａＡｓ基板３１裏面にはＡ
ｕ−Ｚｎを蒸着し、４５０℃に加熱して合金化すること
により電極層とする。次にｐ−ＧａＡｓ基板３１の裏面
にＡ１を蒸着した後、内部のチャネルのピッチに合致し
たパターンを形成して第４図（Ｄ）の如くとする。その
後、長さＬｌをもつ窓領域の中央で骨間し、共振器を形
成する。従って、窓領域は素子の両端で各々５０μｍの
長さを有することになる。
中央での活性層厚は０，２μｍとなった。基板裏面をラ
ッピングすることによりウェハーの厚さを約１００μｍ
としだ後、ｒＩ ＧａＡｓキャップ層３６表面にはＡ
ｕ−Ｇｅ−Ｎｉを、又ｐ−ＧａＡｓ基板３１裏面にはＡ
ｕ−Ｚｎを蒸着し、４５０℃に加熱して合金化すること
により電極層とする。次にｐ−ＧａＡｓ基板３１の裏面
にＡ１を蒸着した後、内部のチャネルのピッチに合致し
たパターンを形成して第４図（Ｄ）の如くとする。その
後、長さＬｌをもつ窓領域の中央で骨間し、共振器を形
成する。従って、窓領域は素子の両端で各々５０μｍの
長さを有することになる。
上記製造工程を介して得られた半導体レーザ素子の窓領
域とレーザ発振動作領域での伝播定数を第５図に、また
窓領截とレーザ発振動作領域の電力分布図をそれぞれ第
６図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。第６図（Ａ）は窓領域
でのＴＥｏｏモード、第６図（Ｂ）は発振動作領域での
ＴＥＯ２モード、第６図（Ｃ）は同じく発振動作領域で
のＴＥＱＩモードに対応する。
域とレーザ発振動作領域での伝播定数を第５図に、また
窓領截とレーザ発振動作領域の電力分布図をそれぞれ第
６図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。第６図（Ａ）は窓領域
でのＴＥｏｏモード、第６図（Ｂ）は発振動作領域での
ＴＥＯ２モード、第６図（Ｃ）は同じく発振動作領域で
のＴＥＱＩモードに対応する。
レーザ発振動作領域ではストライプ幅の増加に対応して
実線で示す如＜ ＴＥｏｏモードからＴＥｏ１モード、
ＴＫＯ２モード、 ＴＥＱ３モードへと順次高次モー
ドが発生する。縦軸に等側屈折率（−伝播定数／波数）
をとった場合、各モード特性曲線の立上りは急峻となる
。一方、窓領域では破線で示す如＜ ＴＥｏｏモードの
みが存在しており、その立上りはレーザ発振動作領域の
モードに比較して緩慢である。窓領域のストライプ幅が
２μｍの場合、窓領域のＴＥｏｏモード曲線はレーザ発
振動作領域のＴＥＱＩモード及びＴＥＯ２モード曲線と
交差し、その交点で整合するが、第６図より明らかな如
く、窓領域のＴＥＱＱモードはストライプの中央部で電
力分布が極大値を呈するが、レーザ発振動作領域のＴＥ
旧モードはストライプの中央部で電力分布が極小値とな
っている。従ってこの場合は結合が小さくレーザ発振に
は寄与しない。レーザ発振動作領域のＴＥＯ２モードは
ストライプの中央部で電力分布が極大値を呈するため、
窓領域への結合が有効に行なわれる。従って、窓領域の
ストライプ幅が２μｍの場合、窓領域のＴＥｏｏモード
とレーザ発振動作領域のＴＥＯ２モードの整合条件を満
たす値にレーザ発振動作領域のストライプ幅即ち導波路
幅Ｗｇ１を設定することにより単一基本モードで高出力
動作を行なうことができる。一方、窓領域のストライプ
幅が２μｍ以上になると、レーザ発振動作領域の高次モ
ードＴＥＱ３から約６個のモードと整合するだめ、レー
ザ素子としての発振モードが非常に不安定となり、マル
チ発振となってモード競合がおこる。
実線で示す如＜ ＴＥｏｏモードからＴＥｏ１モード、
ＴＫＯ２モード、 ＴＥＱ３モードへと順次高次モー
ドが発生する。縦軸に等側屈折率（−伝播定数／波数）
をとった場合、各モード特性曲線の立上りは急峻となる
。一方、窓領域では破線で示す如＜ ＴＥｏｏモードの
みが存在しており、その立上りはレーザ発振動作領域の
モードに比較して緩慢である。窓領域のストライプ幅が
２μｍの場合、窓領域のＴＥｏｏモード曲線はレーザ発
振動作領域のＴＥＱＩモード及びＴＥＯ２モード曲線と
交差し、その交点で整合するが、第６図より明らかな如
く、窓領域のＴＥＱＱモードはストライプの中央部で電
力分布が極大値を呈するが、レーザ発振動作領域のＴＥ
旧モードはストライプの中央部で電力分布が極小値とな
っている。従ってこの場合は結合が小さくレーザ発振に
は寄与しない。レーザ発振動作領域のＴＥＯ２モードは
ストライプの中央部で電力分布が極大値を呈するため、
窓領域への結合が有効に行なわれる。従って、窓領域の
ストライプ幅が２μｍの場合、窓領域のＴＥｏｏモード
とレーザ発振動作領域のＴＥＯ２モードの整合条件を満
たす値にレーザ発振動作領域のストライプ幅即ち導波路
幅Ｗｇ１を設定することにより単一基本モードで高出力
動作を行なうことができる。一方、窓領域のストライプ
幅が２μｍ以上になると、レーザ発振動作領域の高次モ
ードＴＥＱ３から約６個のモードと整合するだめ、レー
ザ素子としての発振モードが非常に不安定となり、マル
チ発振となってモード競合がおこる。
上記モード整合条件は、各層の材質、混晶比、層厚等を
変化させることによって異なった値となる。レーザ素子
の構成に応じて適宜ストライプ幅を選択することにより
本発明を実施することができる。
変化させることによって異なった値となる。レーザ素子
の構成に応じて適宜ストライプ幅を選択することにより
本発明を実施することができる。
この態形レーザはＩｔｈ−３０ｍＡでレーザ発振し、そ
の時の波長は７８００Ｘであった。また端面破壊出力Ｐ
ｍａｘは約１００ｍＷであった。しかも、１００ｍＷｉ
で安定な横基本モードで発振した。次に、活性層の湾曲
しだレーザ発振領域で襞間し、共振器とした所、高次横
モードで発振し、約１０ｍＷで端面破壊した。従って、
本発明の態形レーザによって、ＰｍａＸは約１０倍に向
上したことに々る。
の時の波長は７８００Ｘであった。また端面破壊出力Ｐ
ｍａｘは約１００ｍＷであった。しかも、１００ｍＷｉ
で安定な横基本モードで発振した。次に、活性層の湾曲
しだレーザ発振領域で襞間し、共振器とした所、高次横
モードで発振し、約１０ｍＷで端面破壊した。従って、
本発明の態形レーザによって、ＰｍａＸは約１０倍に向
上したことに々る。
更に、端面をＡ１２０３でコートした所、Ｐｍａｘは約
２００ｍＷに向上した。
２００ｍＷに向上した。
寸だ、発振波長ｇｓｏｏＸの態形レーザを製作した所、
端面コートなしでＰｍａｙ＝２００ｍＷ、 端面コー
ト付でＰｍａ Ｘ−４００ｍＷであった。
端面コートなしでＰｍａｙ＝２００ｍＷ、 端面コー
ト付でＰｍａ Ｘ−４００ｍＷであった。
上記７８００Ｘ及び５ａｏｏＸの発振波長をもつ態形レ
ーザを出力３０ｍＷ、５０℃で連続動作させた所、現在
２５００時間でいずれも無劣化である。
ーザを出力３０ｍＷ、５０℃で連続動作させた所、現在
２５００時間でいずれも無劣化である。
本発明の半導体レーザは上記実施例で述べたＧａＡｌＡ
ｓ系だけでなく、Ｔ ｎＰ −Ｔ ｎＧａＡｓＰ系その
他すべてのへテロ接合レーザに適用できることは明らか
である。
ｓ系だけでなく、Ｔ ｎＰ −Ｔ ｎＧａＡｓＰ系その
他すべてのへテロ接合レーザに適用できることは明らか
である。
第１図は従来の態形レーザに於ける光の伝播を説明する
平面図である。 第２図は本発明の一実施例を示す態形レーザの光伝播を
説明する平面図である。 第３図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ第２図のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ
断面図である。 第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明の製造方法の
一実施例を説明する製作工程図である。 第５図は半導体レーザ素子の窓領域とレーザ発振領域で
の伝播定数を示す説明図である。 」Ｌ 第６図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ半導体レーザ素子の窓領
域とレーザ発振領域の電力分布図である。 ２１、・・レーザ発振動作領域、２２．２２’・・・窓
領域、２３．２３’・・・共振器端面、２５ 、２５’
・・・レーザ発振領域端面、３ ］ −ｐ −ＧａＡｓ
基板、３２ ・−ｒｌ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層、
３３・・・ｐ−クラッド層、３４・・・活性層、３５・
・・ｎ−クラッド層、３６・・・ｎ−キャップ層
平面図である。 第２図は本発明の一実施例を示す態形レーザの光伝播を
説明する平面図である。 第３図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ第２図のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ
断面図である。 第４図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明の製造方法の
一実施例を説明する製作工程図である。 第５図は半導体レーザ素子の窓領域とレーザ発振領域で
の伝播定数を示す説明図である。 」Ｌ 第６図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ半導体レーザ素子の窓領
域とレーザ発振領域の電力分布図である。 ２１、・・レーザ発振動作領域、２２．２２’・・・窓
領域、２３．２３’・・・共振器端面、２５ 、２５’
・・・レーザ発振領域端面、３ ］ −ｐ −ＧａＡｓ
基板、３２ ・−ｒｌ−ＧａＡｓ電流ブロッキング層、
３３・・・ｐ−クラッド層、３４・・・活性層、３５・
・・ｎ−クラッド層、３６・・・ｎ−キャップ層
Claims (1)
- １ 基板上に形成したストライプ状の溝に対応して湾曲
した活性層を有するレーザ発振領域と該レーザ発振領域
の両端方向に連結された平坦な活性層を有するレーザ窓
領域を設け、前記レーザ発振領域で伝播されるＴＥＯ２
モードと前記レーザ窓領域で伝播されるＴＥＱＱモード
の伝播定数を整合させる値に前記レーザ発振領域及びレ
ーザ窓領域のストライブ幅を制御設定したことを特徴と
する半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4914983A JPS59175182A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4914983A JPS59175182A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59175182A true JPS59175182A (ja) | 1984-10-03 |
Family
ID=12823034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4914983A Pending JPS59175182A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59175182A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5987888A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-21 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6375061U (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-19 |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP4914983A patent/JPS59175182A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5987888A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-21 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH05875B2 (ja) * | 1982-11-10 | 1993-01-06 | Sharp Kk | |
| JPS6375061U (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-19 |
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