JPS60189278A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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Publication number
JPS60189278A
JPS60189278A JP4292384A JP4292384A JPS60189278A JP S60189278 A JPS60189278 A JP S60189278A JP 4292384 A JP4292384 A JP 4292384A JP 4292384 A JP4292384 A JP 4292384A JP S60189278 A JPS60189278 A JP S60189278A
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JP
Japan
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type
semiconductor laser
light
multilayer interference
resonator
Prior art date
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Pending
Application number
JP4292384A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Suzuki
和雄 鈴木
Haruki Kurihara
栗原 春樹
Hideo Tamura
英男 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4292384A priority Critical patent/JPS60189278A/ja
Publication of JPS60189278A publication Critical patent/JPS60189278A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は内部つくりつけ屈折率分布を有する屈折率導波
型の多重へテロ接合半導体レーザ装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体レーザを光通信やビデオディスク(以下VDと略
″t)等の光源として用いる場合(二、半導体レーザの
発生する雑音が通信の品質や再生画質に悪影響を及は丁
。半導体レーザの雑音の最も大きな発生原因は、半導体
レーザへの戻り光が半導体レーザ自身の発振状態を不安
定にすることにある。半導体レーザは気体レーザに比べ
て本質的に戻り光に対して不安定な要因を有しておpl
これを光通信やVDの光源として用いる場合、戻り光に
対してより安定度が高いことが要求される。
GaAa / GaAtAs系の二重へテロ接合半導体
レーザにおいて、内部つくシつけの屈折率分布金有しな
い利得導波型の構造では、一般に縦多モード発振する。
このような多モード発振レーザは、戻シ光に対して影響
を受けにくく安定でちる。一方、内部つくりっけの屈折
率分布を有する屈折率導波型の構造では、通常の使用電
流領域においては発振スペクトルが縦単一モードであり
、戻り光があると他の縦モードに発振波長がとぶため(
二、雑音の発生が避けられない。
半導体レーザiVD等に使用するに際し、通常第1図に
示すような光学系が用いられる。この光板(3)及び反
射物体(4)が順次−直線上C:並んだ構造をしている
。半導体レーザ(1)からの放射光は、活性層と水平方
向に一部偏光している。この光は偏光子(2)全通過し
て直線偏波、更に1波長補償板(3)全通過して円偏波
となる。そして反射物体(4)で反射して逆回りの円偏
波となジ、更に1波長補償板(3)全通過した後、上述
の直線偏波(二比べ偏光方向が90 回転している直線
偏波C二なるため、偏光子(2)で反射される。しかし
第1図に示した光学系では、偏光子(2)の不完全さや
反射物体(4)での反射時の位相変化のためC二、半導
体レーザ(1)への戻り光強度を2%以下にすることは
困難である。
故に雑音の発生全阻止するには、戻り光に対して安定な
動作を行なう利得導波型の多モード発振半導体レーザ全
周いるか、或は屈折率導波型の半導体レーザに、ある一
定の戻り光を常に戻したり、電流を高周波で変調したり
して多モード化を行なっている。
ところで、長距離光通信用の半導体レーザでは、光フア
イバー内部での屈折率分散が波長に依存するので、多モ
ード発振のレーザ光は伝送特性が悪く使用不可能である
。そこで単一モード発振の半導体レーザに、第2図に一
例を示すような戻り先住υ、ファラーデイ回転子(Lり
、グラン−トムノンプリズムu騰及び反射物体Iが順次
−直線上に並んだ構造をしている。半導体レーザ(11
からの放射光は、グラン−トムソンプリズム住υにより
一方向の偏波となり、更にファラーデイ回転子Q湯を通
過して、偏波面は入射光の偏波面(二対しある角度だけ
傾斜する。そしてグラン−トムソンプリズムα3を通過
した後、反射物体Iで反射される。この反射光は、グラ
ン−トムソンプリズムu3及びファラーデイ回転子ua
’i通過して、グラン−トムソンプリズム(11)で反
射される。第2図に示した光学系の戻り光に対する阻止
率は、グラン−トムソンプリズムμυ、u3の消光比に
よって決まり、はぼ0.0011以下と見積られる。し
かしこの光学系は、部品点数が多いため挿入損失が高く
、更に光紬調整金要し、コストが高くなるという欠点を
有している。
また半導体レーザ単独で戻り光に対して安定な動作を得
る目的で、へき開によって形成される共振器端面に反射
率70%前後の多層膜コーティングを施すことが試みら
れている。通常、単−縦モード発振の半導体レーザは、
戻り光量0.01%以下で安定に動作する。戻り光を阻
止する光学系を用いない場合、戻り光量は最大でも10
チ前後と考えられるので、第1図に示した阻止率2チ前
後の簡単な光学系を用いても雑音が発生しないようにす
るには、半導体レーザが通常の20倍の戻り光に対して
も安定に動作する必要がある。しかしこの例の半導体レ
ーザでは、せいぜい通常の3倍くらいの戻り光に対して
安定に動作するにすぎず、第1図に示した程度の簡単な
光学系で十分に安定とはいえない。
〔発明の目的〕
本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、戻り光量0.3チ程度であっても、単−縦モ
ードで安定に動作することの可能な半導体レーザ装置の
提供を目的とする。
〔発明の概要〕
すなわち本発明は、屈折率導波型の多重へテロ接合半導
体レーザ装置において、へき開によって形成される共振
器の両端面が反射率95−以上の多層干渉膜で覆われて
なることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細を図面を参照して説明する。
第3図と第4図は本発明の一実施例を示す図である。こ
の実施例は、厚さ80μmのP−GaA8基板四和 上シニ厚さ0.6μmのn−GaAa電流阻止層Qυを
液署エピタキシャル成長法により成長させる。次Cn 
−GaAB電流阻止層(2υ上に、通常のフォトリゾグ
ラフイエ工程を用いてストライプ状のレジストパターン
を形成した後、異方性の反応性イオンエツチングを用い
てP−GaAs基板(イ)に達する深さのストライプ溝
(23全形成している。そして液相エピタキシャル成長
法により、溝(23に覆うように厚さ0.3μmのP−
Ga@、55 Azo、4s Asクラッド層(ハ)、
厚さ0.111mのP cab、87 Azo、ts 
As活性層Q4)、厚さ0.3μmのn−Gao、ss
 Alo、as Asクラッド層(ハ)及び厚さ3μm
のれ−GaAlオーミックコンタクト層(イ)を順次成
長させる。更にP −GaAs基板(2G側C:はP側
電極(財)、n−GaAtオーミックコンタクト層(ホ
)側(二はn側電極(ハ)を形成している。またへき開
によって形成される共振器の両端面は、高周波イオンス
パッタ装置によって形成した多層干渉膜(291)、(
29z)で憶っている。この多層干渉膜(291)、(
29g)は第5図の拡大図に示すように、厚さ125μ
mのAt2o3(301と厚さ55μmの非晶質s i
 (31)の薄膜が交互に、合わせて4層コーティング
されて形成されており 、kkos(至)の部分で共振
器の端面に接触し2ている。多層干渉膜(29り、(2
9鵞)の働きにより、共振器の端面の波長7sonmに
おける反射率は95チとなる。
いま半導体レーザ装置の前反射端面と後反射端面の反射
率をそれぞれRf、Rr、外部の反射面の反射率をRと
すると、戻り光がちる場合の前反射端面の当価反射率助
ffは、 ここでdは前反射端面と外部の反射面の間の距離λはレ
ーザ発振波長を示している。次Cニレーザ発振時のレー
ザゲインの閾値’t f %前反射端面と後反射端面の
間の距離’2tとおけば、 故C二Rが変動した場合の半導体レーザ装置のゲイン変
動値iPとすれば、Pitcosδ−1のとき正の最大
値となり1.その値細は、 上式は、戻り光の位相がレーザ発振光と逆位相になった
ときの発振ゲイン閾値の戻り光に対しての変動率を示す
。この場合、戻り光が増加すると発振モードにおけるゲ
インの閾値が増大し、そのモードの発振が抑制されて他
の縦モードに発振がとぶことになる。Pmはレーザ戻り
光による半導体レーザ装置のゲイン変動の最大値を示し
、戻り光に対する安定性を示す指標である。このPrn
の値は、へき開によって形成される共振器端面に反射率
70チ前後の多層膜コーティングを施すと、この、11 コーティング金施していないときと比へ7〜にぐらい(
−なるが、この程度では戻り光に対して十分に安定とは
いえない。しかし、コーティングする多層膜の反射率全
95%以上に高めれば、Pmの値は1以下にもなり、戻
り光に対して十分(二安定に0 なる。
第6図は半導体レーザ装置の駆動電流−レーザ光出力特
性を示すグラフである。このグラフで縦軸はレーザ光出
力、横軸は駆動電流を表わしておす、曲線0擾は第3図
と第4図に示した実施例、曲線(ハ)は多層干渉膜(2
91)、(2’h)がない点を除いてはこの実施例と同
じ構造の半導体レーザ装置についての特性を示している
。第6図かられかるよりに、多層干渉膜(291)、(
29g)のコーティングを施丁と、レーザ発振の電流1
」値は約Σに低下し、微分量子効率は約mに低下した。
第7図は半導体レーザ装置の戻り光量に対する周波数5
00KI(z 、バンド幅IHzで測定した相対雑音強
度の変化を示すグラフである。このグラフで縦軸は相対
雑音強度、横軸は戻り光量の比率を表わしている。また
このグラフで丸印(34)はこの実施例、三角印(35
)は多層干渉膜C291)+(29m)がない点を除い
てはこの実施例と同じ構造の半導体レーザ装置について
の変化金示している。そして両方の半導体レーザ装置は
、ともにレーザ出力3rrfNで動作させた。第7図か
られかるように、三角印(35)で示した半導体レーザ
装置は戻り光量が0.015チ以上で相対雑音強度が増
加するのに対し、この実施例は戻り光量が0.5%以上
で相対雑音強度が増加する。即ち多層干渉膜(291)
、(2’h)のコーティングを施すことによって、30
倍以上の戻り光に対して安定な動作を得られるようにな
った。まり多層干渉膜(2h)+(2h)(D コ f
 イングvil−施丁ことC二より、戻り光量が少ない
場合の相対雑音強度は約1に減少した。
〔発明の実施例〕
本発明の別の実施例としては、第3図と第4図に示した
実施例のへき開によって形成される後端面の多層干渉膜
(2!h)k、別の多層干渉膜(36)に代えた構造の
ものがある。この多層干渉膜(36)は第8図の拡大図
に示すように、厚さ125μmのAt!03(列と厚さ
55μmの非晶質5i(31)の薄膜が交互に合わせて
6層コーティングされて形成されておフ、At!Os 
(30の部分で共振器の後端面に接触している。
多層干渉膜(36)の働きにより、共振器の後端面の波
長7801mにおける反射率は99チまで増大する。
この実施例は前に述べ念実施例と比べ、戻り光に一対す
る安定性は変りなく、且つ微分量子効率が増加するので
、動作電流全低下させることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の半導体レーザ装置は、へき
開によって形成される共振器の両端面が反射率95%以
上の多層干渉膜で覆われてなるので、戻り光量が0.5
%以内であれば、安定な単−縦モード動作が可能であり
、長距離光通信用として優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図はVD等に用いられる光学系の概略図、第2図は
光通信用C二相いられる光学系の概略図、第3図と第4
図は本発明の一実施例を示す斜示図、第5図は本発明の
一実施例の一部分である多層干渉膜を示す拡大図、第6
図は半導体レーザ装置の駆動電流−レーザ光出力特性を
示すグラフ、第7図は半導体レーザ装置の戻り光量に対
する相対雑音強度の変化を示すグラフ、第8図は本発明
の別の実施例の一部分でちる多層干渉膜を示す拡大図で
ある。 (291)、(2’h)、(36) ・・・多層干渉膜
(至)・・・AZ=O= (31)・・・非晶質Si 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第 1
 図 第 2 図 第 3 図 2 第 4 図 71 第 5 図 第6図 、駆勧電凌(凭A) 第 7 図 ノにり端’t (’/、) 第 8 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 10 へき開によって形成される共振器の両端面が反射
    率95チ以上の多層干渉膜で覆われている屈折率導波型
    多重へテロ接合半導体レーザ装置。 (2) 前記多層干渉膜は非晶質SlとAltos t
    ”交互にコーティングして形成した膜であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。
JP4292384A 1984-03-08 1984-03-08 半導体レ−ザ装置 Pending JPS60189278A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4292384A JPS60189278A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 半導体レ−ザ装置

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JP4292384A JPS60189278A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 半導体レ−ザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60189278A true JPS60189278A (ja) 1985-09-26

Family

ID=12649538

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JP4292384A Pending JPS60189278A (ja) 1984-03-08 1984-03-08 半導体レ−ザ装置

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JP (1) JPS60189278A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6471194A (en) * 1987-08-25 1989-03-16 Alcatel Nv Semiconductor laser with certain differential or light output
JPH02241075A (ja) * 1989-03-15 1990-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6471194A (en) * 1987-08-25 1989-03-16 Alcatel Nv Semiconductor laser with certain differential or light output
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