JPS60235482A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS60235482A JPS60235482A JP9095884A JP9095884A JPS60235482A JP S60235482 A JPS60235482 A JP S60235482A JP 9095884 A JP9095884 A JP 9095884A JP 9095884 A JP9095884 A JP 9095884A JP S60235482 A JPS60235482 A JP S60235482A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric film
- film
- refractive index
- semiconductor laser
- laser device
- 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.)
- Pending
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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
- H01S5/02—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体レーザ装置に関するものである。
従来、半導体レーザ装置の発光出力端面コーティングは
主として、端面劣化防止を目的としていた。最近、金属
およびＳｔを用いて片側の端面反射率を上げ、レーザの
低しきい値化、微分効率を向上させた例がある。しかし
金属の場合、導電性のため素子の電気的短絡が生じやす
い、また光学的に不透明のため、コーティングした端面
から光出力を取り出すのが困難である。またＳｉを用い
た場合、絶縁抵抗が１０４ （０ｃｍ）とそれ程高くな
いこと、および光損失、すなわち光吸収係数が波長８３
０ｎｍのところで２Ｘ１０’ （ＣＩ＋−１）と大きく
、発熱作用による端面温度の上昇、強い光の吸収による
Ｓｉ膜の損傷、また光導電作用による絶縁抵抗の減少等
の問題がある。
主として、端面劣化防止を目的としていた。最近、金属
およびＳｔを用いて片側の端面反射率を上げ、レーザの
低しきい値化、微分効率を向上させた例がある。しかし
金属の場合、導電性のため素子の電気的短絡が生じやす
い、また光学的に不透明のため、コーティングした端面
から光出力を取り出すのが困難である。またＳｉを用い
た場合、絶縁抵抗が１０４ （０ｃｍ）とそれ程高くな
いこと、および光損失、すなわち光吸収係数が波長８３
０ｎｍのところで２Ｘ１０’ （ＣＩ＋−１）と大きく
、発熱作用による端面温度の上昇、強い光の吸収による
Ｓｉ膜の損傷、また光導電作用による絶縁抵抗の減少等
の問題がある。
本発明は半導体レーザ装置の電気的、光学的特性の改善
、および高出力動作時の寿命改善を自相した端面コーテ
ィングの構造を与えるものである。
、および高出力動作時の寿命改善を自相した端面コーテ
ィングの構造を与えるものである。
半導体レーザ端面の反射率を上げるに際して、高反射膜
として最も適した材料を発明した。すなわち、水素を含
有させた非晶質シリコン膜が屈折率が高い、絶縁抵抗が
大きい、光損失が小さい等の性質を有しており、実験的
にもこの効果が確認された。その組成としてはＳｔ −
Ｈ（０，０１１−ｘ ｚ ＜ ｘ ＜ ０ 、４ ）が良い。絶縁抵抗は１Ｑ１３
（Ω・Ｃ１１）とＳｉ膜に比べて１０ｓ倍高い。光吸
収係数は波長８３０ｎｍのところで２０（Ｃ１！−１）
とＳｉに比べ１／１０’と小さい。
として最も適した材料を発明した。すなわち、水素を含
有させた非晶質シリコン膜が屈折率が高い、絶縁抵抗が
大きい、光損失が小さい等の性質を有しており、実験的
にもこの効果が確認された。その組成としてはＳｔ −
Ｈ（０，０１１−ｘ ｚ ＜ ｘ ＜ ０ 、４ ）が良い。絶縁抵抗は１Ｑ１３
（Ω・Ｃ１１）とＳｉ膜に比べて１０ｓ倍高い。光吸
収係数は波長８３０ｎｍのところで２０（Ｃ１！−１）
とＳｉに比べ１／１０’と小さい。
以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明する。半導
体レーザはＧ ａｌ−ｘＡ Ｑ Ａ ｓ （ｘ ＝０．
０５、発振波長として８３０ｎｍ）のいわゆるＣ８Ｐ型
（Ｃｈａｎｎｅｌ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｌａｎｅｒ
型）レーザ素子の例について説明する。
体レーザはＧ ａｌ−ｘＡ Ｑ Ａ ｓ （ｘ ＝０．
０５、発振波長として８３０ｎｍ）のいわゆるＣ８Ｐ型
（Ｃｈａｎｎｅｌ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｌａｎｅｒ
型）レーザ素子の例について説明する。
第１図は半導体レーザ装置のレーザ光の進行方向に平行
な面での断面図である。１は第１の誘電体膜、２は第２
の誘電体膜、４は第４の誘電体膜、１１はＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ系レーザ素子の本体部分である。なお７，８
は放出されるレーザ光で、各々低反射率側、高反射率側
からの光を示している。
な面での断面図である。１は第１の誘電体膜、２は第２
の誘電体膜、４は第４の誘電体膜、１１はＧ ａ Ａ
Ｑ Ａ ｓ系レーザ素子の本体部分である。なお７，８
は放出されるレーザ光で、各々低反射率側、高反射率側
からの光を示している。
誘電体膜の被着法としてはスパッタリング法について、
また第１．第４の誘電体膜として５ｉｎ２、第２の誘電
体膜として水素を含有した非晶質Ｓｔを被着する例につ
いて説明する。
また第１．第４の誘電体膜として５ｉｎ２、第２の誘電
体膜として水素を含有した非晶質Ｓｔを被着する例につ
いて説明する。
まず半導体レーザ素子をスパッタ装置内にセットし、タ
ーゲットとして５ｉｎＩ２を用いてＡｒガスの放電によ
り、片側端面に第４の誘電体膜Ｓｉｎ、（屈折率ｎ４
： １．４５）をλ／４〜λ／２内の任意の膜厚被着す
る。但しλはレーザの発振波長である。ここで誘電体の
膜厚は所望するレーザ特性によって適当な膜厚を選択す
るのが良い。すなわち、低しきい値化を望むならλ／２
（２８０ｎｍ）、高効率化を望むならλ／４（１４０ｎ
ｍ）が適している。
ーゲットとして５ｉｎＩ２を用いてＡｒガスの放電によ
り、片側端面に第４の誘電体膜Ｓｉｎ、（屈折率ｎ４
： １．４５）をλ／４〜λ／２内の任意の膜厚被着す
る。但しλはレーザの発振波長である。ここで誘電体の
膜厚は所望するレーザ特性によって適当な膜厚を選択す
るのが良い。すなわち、低しきい値化を望むならλ／２
（２８０ｎｍ）、高効率化を望むならλ／４（１４０ｎ
ｍ）が適している。
つぎにもう一方の端面に同様の方法により第１の誘電体
膜Ｓｉｎ、（屈折率ｎｓ ： １ 、４５）を膜厚λ／
４ｎ、、すなわち１４０ｎｍ被着する。ここでターゲッ
トをＳｔに切換え、Ａｒガス中にＨ２ガスを分圧比で３
０％混入した状態で放電させ第２の誘電体膜、水素含有
非晶質Ｓｉ（屈折率ｎ、：３）を膜厚λ／４ｎ２、すな
わち６０ｎｍ被着する。ここまでの工程で２層膜１組の
構造のものが出き上がる。さらに同様の方法を繰り返せ
ば２層膜２組の構造のものが出き上がる。以上の工程で
低反射膜（第４の誘電体膜）の反射率は５〜３２％、高
反射膜（第１．第２の誘電体膜）のそれは約７５％（２
層膜が１組のとき）、および約９５％（２層膜が２組の
とき）になる。
膜Ｓｉｎ、（屈折率ｎｓ ： １ 、４５）を膜厚λ／
４ｎ、、すなわち１４０ｎｍ被着する。ここでターゲッ
トをＳｔに切換え、Ａｒガス中にＨ２ガスを分圧比で３
０％混入した状態で放電させ第２の誘電体膜、水素含有
非晶質Ｓｉ（屈折率ｎ、：３）を膜厚λ／４ｎ２、すな
わち６０ｎｍ被着する。ここまでの工程で２層膜１組の
構造のものが出き上がる。さらに同様の方法を繰り返せ
ば２層膜２組の構造のものが出き上がる。以上の工程で
低反射膜（第４の誘電体膜）の反射率は５〜３２％、高
反射膜（第１．第２の誘電体膜）のそれは約７５％（２
層膜が１組のとき）、および約９５％（２層膜が２組の
とき）になる。
第２図にこの方法により作成したレーザ素子の電流−光
出力特性の一例、すなわち第４の誘電体膜がλ／４、高
反射率側は２層膜が２組のときの特性を示す。実線２１
はコーティング前の特性、点線２２は低反射率側から光
を取り出した時の特性、点線２０は高反射膜側から光を
取り出した時の特性である。
出力特性の一例、すなわち第４の誘電体膜がλ／４、高
反射率側は２層膜が２組のときの特性を示す。実線２１
はコーティング前の特性、点線２２は低反射率側から光
を取り出した時の特性、点線２０は高反射膜側から光を
取り出した時の特性である。
これから分かるようにレーザ素子の片側端面を大略低反
射に、もう一方を高反射にし、低反射側から光出力を取
り出す効果により、微分効率、キンクレベルは１．５〜
２．５倍に、しきい値電流は０．８５〜１．２倍になる
。本発明の構造が第４の誘電体膜の反射率の低い領域で
しきい値電流の若ベルの大幅な向上により、しきい値若
干の増加を補って余りある効果である。
射に、もう一方を高反射にし、低反射側から光出力を取
り出す効果により、微分効率、キンクレベルは１．５〜
２．５倍に、しきい値電流は０．８５〜１．２倍になる
。本発明の構造が第４の誘電体膜の反射率の低い領域で
しきい値電流の若ベルの大幅な向上により、しきい値若
干の増加を補って余りある効果である。
第３図に本発明品の７０℃、３０ｍＷ動作の寿命試験特
性の結果の一例を示す。実線、一点鎖線は本発明品、点
線は従来構造のもので、従来品はキンクレベルの上で動
作させているため大幅に動作電流が増大しており寿命特
性は良くない。
性の結果の一例を示す。実線、一点鎖線は本発明品、点
線は従来構造のもので、従来品はキンクレベルの上で動
作させているため大幅に動作電流が増大しており寿命特
性は良くない。
−力木発明品は電流−光出力特性の直線の領域で使用し
ていること、および微分効率が高いため動作電流が少な
いという利点、さらに絶縁抵抗が高く光吸収係数の低い
水素含有非晶質Ｓｔを高屈折率膜に用いたことにより、
このような高温、高出力動作でも安定して動作する半導
体レーザ素子が得られた。
ていること、および微分効率が高いため動作電流が少な
いという利点、さらに絶縁抵抗が高く光吸収係数の低い
水素含有非晶質Ｓｔを高屈折率膜に用いたことにより、
このような高温、高出力動作でも安定して動作する半導
体レーザ素子が得られた。
ここで水素含有非晶質シリコンＳ ｊｌ−ｘ ｊ Ｈｘ
の組成としては、０．０１くｘく０．４が良い。水素の
占める比、Ｘが０．０１以下である場合には非晶質Ｓｔ
のダングリングボンド（非結合ボンド）を水素で全部塩
めることが出来ず透光性絶縁膜が錫し：イイか２１−
会かｉが０−４以トで本石場合には膜質が脆くなり、パ
ッシベーション膜に適さない。
の組成としては、０．０１くｘく０．４が良い。水素の
占める比、Ｘが０．０１以下である場合には非晶質Ｓｔ
のダングリングボンド（非結合ボンド）を水素で全部塩
めることが出来ず透光性絶縁膜が錫し：イイか２１−
会かｉが０−４以トで本石場合には膜質が脆くなり、パ
ッシベーション膜に適さない。
以上の例はレーザ端面の片面を高反射、もう一方を低反
射にし、高出力化を図った例について述べたが、両端面
を高反射化する用途にも何ら支障なく用いることが可能
なことは明らかである。またレーザ装置としてＧａ１−
ｘＡｎｘＡｓ （ｘ＝ｏ、ｏｓ）ｃｓｐ型レーザについ
て説明したが光共振器として反射面を有するものであれ
ば結晶材料は何ら制限を受けない。さらにレーザ素子そ
のものの構成はＣ８Ｐ型レーザ以外のＢＨ型レーザその
他諸々の半導体レーザ素子等信れでも本方法が適用可能
であることは明らかである。
射にし、高出力化を図った例について述べたが、両端面
を高反射化する用途にも何ら支障なく用いることが可能
なことは明らかである。またレーザ装置としてＧａ１−
ｘＡｎｘＡｓ （ｘ＝ｏ、ｏｓ）ｃｓｐ型レーザについ
て説明したが光共振器として反射面を有するものであれ
ば結晶材料は何ら制限を受けない。さらにレーザ素子そ
のものの構成はＣ８Ｐ型レーザ以外のＢＨ型レーザその
他諸々の半導体レーザ素子等信れでも本方法が適用可能
であることは明らかである。
本発明によれば、従来有効に使われていなかった半導体
レーザ後面の光出力を抑制し、その分、前面の光出力を
増大させることにより、光の内部エネルギーが同じでも
外部に取り出す光出力を大きくできる効果があり、レー
ザ特性、すなわち、キンクレベル、微分効率を１．５〜
２．５倍（従来品に比較して）向上させることが分かっ
た。また７０℃、３０ｍＷの高出力動作時の動作電流を
２００ｍＡ（従来品）から１５０ｍＡに低減できたこと
、さらに絶縁抵抗が高く、光吸収係数の低い水素含有非
晶質Ｓｉを高屈折率膜に用いたことにより、このような
高温、高出力動作でも安定した動作をする半導体レーザ
素子が得られた。
レーザ後面の光出力を抑制し、その分、前面の光出力を
増大させることにより、光の内部エネルギーが同じでも
外部に取り出す光出力を大きくできる効果があり、レー
ザ特性、すなわち、キンクレベル、微分効率を１．５〜
２．５倍（従来品に比較して）向上させることが分かっ
た。また７０℃、３０ｍＷの高出力動作時の動作電流を
２００ｍＡ（従来品）から１５０ｍＡに低減できたこと
、さらに絶縁抵抗が高く、光吸収係数の低い水素含有非
晶質Ｓｉを高屈折率膜に用いたことにより、このような
高温、高出力動作でも安定した動作をする半導体レーザ
素子が得られた。
第１図は本発明の実施例を示すレーザ装置の断面図、第
２図はレーザ装置の電気、光学特性の一例を示す図、第
３図はレーザ装置の寿命特性の一例を示す図である。 １・・・第１の誘電体膜、２・・・第２の誘電体膜、３
・・・第３の誘電体膜、４・・・第４の誘電体膜、１１
・・・半第 Ｉ 目 第 ２ 圀 愉 さ （ｍＡ） 第 ３ 日 テスＬｕ１間伍）〜
２図はレーザ装置の電気、光学特性の一例を示す図、第
３図はレーザ装置の寿命特性の一例を示す図である。 １・・・第１の誘電体膜、２・・・第２の誘電体膜、３
・・・第３の誘電体膜、４・・・第４の誘電体膜、１１
・・・半第 Ｉ 目 第 ２ 圀 愉 さ （ｍＡ） 第 ３ 日 テスＬｕ１間伍）〜
Claims (1)
- １、半導体レーザ素子の光出力を取り出す端面の反射率
を上げる目的で低屈折率の第１の誘電体膜（ｎ、：屈折
率）上に高屈折率の第２の誘電体膜（ｎＱ：屈折率）を
順次重ねた２層膜を少なくとも１組有する半導体レーザ
において、前記屈折率の第２の誘電体膜がシリコンと水
素を必須の構成元素とする非晶質材料膜からなり、
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095884A JPS60235482A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9095884A JPS60235482A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60235482A true JPS60235482A (ja) | 1985-11-22 |
Family
ID=14012997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9095884A Pending JPS60235482A (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60235482A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63229892A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-05-09 JP JP9095884A patent/JPS60235482A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63229892A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
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