JPS60247987A - 複合共振器型半導体レ−ザ素子 - Google Patents

複合共振器型半導体レ−ザ素子

Info

Publication number
JPS60247987A
JPS60247987A JP10537384A JP10537384A JPS60247987A JP S60247987 A JPS60247987 A JP S60247987A JP 10537384 A JP10537384 A JP 10537384A JP 10537384 A JP10537384 A JP 10537384A JP S60247987 A JPS60247987 A JP S60247987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
layer
operating section
type
resonator
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
Application number
JP10537384A
Other languages
English (en)
Inventor
Saburo Yamamoto
三郎 山本
Hiroshi Hayashi
寛 林
Nobuyuki Miyauchi
宮内 伸幸
Shigeki Sakii
茂樹 前井
Taiji Morimoto
泰司 森本
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP10537384A priority Critical patent/JPS60247987A/ja
Priority to EP85303412A priority patent/EP0162660B1/en
Priority to US06/734,091 priority patent/US4737962A/en
Priority to DE8585303412T priority patent/DE3571899D1/de
Publication of JPS60247987A publication Critical patent/JPS60247987A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • 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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1028Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • 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
    • H01S5/24Structure 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
    • 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
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/0622Controlling the frequency of the radiation
    • 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
    • H01S5/10Construction 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
    • 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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4056Edge-emitting structures emitting light in more than one direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Geometry (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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は発振波長の安定化された半導体レーザの構造及
び製造方法に関するものである。
〈従来技術〉 現在量産されている半導体レーザ素子は低閾値電流での
発振が可能となり、寸だ単−横モード。
単−縦モード、寿命等の緒特性についてもかなり満足し
得る値が得られるようになってきた。しかしながら、発
振波長(縦モード)の安定性の観点からは捷だ解決すべ
き問題を残している。すなわち、温度変化や電流変化に
よって、発振波長は連続的あるいは不連続に変化し、そ
れと同時に大きな光出力雑音が発生する。この雑音は外
部から光が照射されたり、出力されたレーザ光が光学部
品−等で反射されてレーザ素子へ入射しプi場合に特に
顕著となる。このような問題を解決するために、分布帰
還型(DFB )レーザや複合共振型レーザが開発され
、発振波長を安定化させようという試みがなされている
。しかし、これらのレーザ素子においても広い温度範囲
で安定な発掘波長を得ることは困難であり、また戻り光
による雑音に対しては効果は十分でなかった。
第2図は従来の複合共振器型レーザ素子を示す概略構成
斜視図である。lはn−基板、2はn−クラッド層、−
3は活性層、4はp−クランド層、5はp−キャップ層
である。また、6は電流制限用酸化膜、7は酸化膜にス
トライブ窓をもつ共振器長(LI+L2)の第1のレー
ザ動作部、8は共振器長(Ll+L3)の第2のレーザ
動作部である。
この2つのレーザ動作部7,8内の光の干渉効果により
安定な発振波長(縦モード)を得ようとするものである
。即ち、第1のレーザ動作部7の縦モード間隔Δλ1は
λo2/2π(L、I+L2)に比例し、第2のレーザ
動作部8の縦モード間隔Δ^2はλo2/2n(L++
La)に比例する。ここでλ0は発振波長、Wは活性層
3の屈折率である。この時、2つのレーザ動作部7.8
の縦モードの干渉により、広い縦モード間隔A−λo2
/2五1L3−I−21が発生し、利得分布のピーク近
傍の縦モードのみが安定に発振することとなる。しかし
、この複合共振器型レーザ素子では、Ll、 L2. 
L3を最適な長さになるように襞間法で共振面を形成す
ることは非常に困難である。従って、広い温度範囲にわ
たって縦モ゛−ドを安定させることができなくなり、5
〜10℃の温度範囲でのみ効力を有するというのが実状
である。また、レーザ素子の戻り光によって誘起される
縦モードの不安定性も完全に抑圧することはできない。
〈発明の目的ン 本発明は広い温度範囲にわたって発振波長(縦モード)
が安定でしかも戻り光に起因する影響の少ない新規な複
合共振器型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。
〈基本的構成及び効果〉 本発明は複合共振器型半導体レーザ素子に於いて、出力
レーザ光を取り出すための各共振面に誘電膜を被覆し、
発振波数人に対する各共振面反射率を適宜の値に設定す
るように膜厚を制御したものである。即ち、一方のレー
ザ動作部に於いて出力レーザ光を取り出す共振器端面ば
低反射率に、他方の共振器端面及びこの端面と共振面を
共有する他方のレーザ動作部に於ける他方の共振器端面
は高反射率になるように誘電膜の膜厚を選定する。
例えば低反射率を要する共振器端面には5i02または
AI’203等の金属酸化膜を単層で被覆し、その膜厚
を発振波長λに対してV4乃至伯の範囲に設定すること
によりO乃至0.32程度の反射率が得られる。高反射
率を要する共振器端面には5i02またはAl2O3等
の金属酸化膜とアモルファスシリコン(a−5i )膜
を各々偽の膜厚に設定して交互に積層し、2層または4
層構造の保護膜とすることにより0.32乃至1.00
の反射率が得られる。
双方のレーザ動作部に駆動電流を注入すると、各レーザ
動作部における発振閾値の合計を越えた時点で各共振器
から同時にレーザ発振が開始される。ここで一方のレー
ザ動作部の共振器は両共振面が高反射率に設定されてい
るため外部へ出力されるレーザ光は少なく大部分が共振
器内へ閉じ込められて内部光子密度が高くなる。一方、
他方のレーザ動作部の共振器は一方の共振面が低反射率
に設定されているためこの共振面よりレーザ光が取り出
され、内部光子密度は低くなる。従って、双方のレーザ
動作部で共有される共振面近傍の共振器は高い光子密度
を有し、レーザ光が取り出される共振面近傍の共振器は
低い光子密度を有する。
このようにレーザ光を取り出すレーザ動作部の共振器は
光子密度の異なる導波路を連結したものとなる。この結
果、共振器内でキャリア密度が異なり、屈折率及び利得
曲線等も異なった共振器が形成される。従って、これら
の領域を導波されるレーザ光の波長は最も導波損朱が小
さくなるように選択されたものとなる。
以上の如く、本発明の複合共振器型半導体レーザ素子は
従来のものが共振器長の相違のみで波長を選択していた
のに対して、光子密度の相違に基いて波長を選択するも
のであるため、その効果は大きく、広い温度範囲にわた
って安定な縦モードが得られる。また出力レーザ光の戻
り光に対しても出力状態が安定で戻り光の影響を受けに
くい0〈実施例〉 第1図は本発明の1実施例を示す複合共振器型半導体レ
ーザ素子として屈折率導波形のVSIS(V−chan
neled 5ubstrate InnerStri
pe)レーザ素子を用いた場合の構成斜視図である。第
3図は第1図に示すレーザ素子の要部断面構成図である
p−GaAs基板Il上りn −GaAsから成る電流
阻止層12を堆積し、電流阻止層12表面よりGaAs
基板11に達するV字状のストライプ溝をエツチング加
工することにより電流通路を開通させる。即ちストライ
プ溝により電流阻止層12が基板11から除去された部
分のみに電流が流れるストライプ構造が形成される。こ
の上に順次液相エピタキシャル成長法によってp−Ga
1−yAlyAsから成るクラッド層+3.p(又はn
、ノンドープ) Ga1.AlxAsから成る活性層1
4 、 n −Gal−yAl、Asから成るクランド
層+5.n−GaAsから成るキャップ層16が積層さ
れ、活性層14に屈折率分布が付与されたレーザ発振用
ダブルへテロ接合型多層構造が形成されている。また混
晶比はx= 0.05 、 y= 0.3に設定する□
 GaAs基板11の裏面にはAu−Znを蒸着した後
、加熱合金化して得られるn側電極17.キャップ層1
6上にはAu−Ge−Niを蒸着した後、加熱合金化し
て得られるn側電極18が蒸着形成されている。
上記構造に於いて、ストライプ溝は結晶端面を結ぶ直線
状の溝と直線状の溝の途中より分岐されかつ緩やかに屈
曲されて直交方向へ伸びるL字状の溝より成る。各溝に
対応する直上の活性層14の領域がレーザ動作用共振器
となり各溝端部の面が共振面となる。即ち、直線状のス
トライプ溝に対応して活性層14内で導波路を有する第
1の17一ザ動作部19が形成され、対向する面が共振
面20.21となる。またL字状のストライプ溝に対応
して活性層14内で導波路を有する第2のレーザ動作部
22が形成される。この第2のレーザ動作部22は一方
の共振面を上記第1のレーザ動作部19の共振面20と
共有し、捷たこの共振面よりストライプ溝が分岐される
位置までの導波路を第1のレーザ動作部19と共有して
いる。他方の共振面23はL字状ストライプ溝の端部が
位置する面で共振面20と直交する方向にある○各し−
ザ動作部19.22における導波路は利得導波形でもよ
いが単−縦モードが得られ易いという点で屈折率導波形
の導波路を利用する。各レーザ動作部19.22の共振
器共振面20.2]、23には反射率を設定するための
保護膜が被覆される。
第1のレーザ動作部19においてレーザ光を取り出すだ
めの前面側の共振面21には反射率を低く設定するだめ
、Al2O3の単層膜を電子ビーム蒸着法により厚さλ
A(λ:発振波長)程度となるように被着する。これに
よってこの共振面21の反射率は約0.32となる。各
レーザ動作部19゜22におけるその他の共振面20.
23には反射率を高く設定するため、Al2O3とa−
5iの各膜を厚さnに設定して交互に電子ビーム蒸着法
あるいは高周波スパッタ蒸着によって積層し、計4層構
造の保護膜とする。これによってこの共振面の反射率は
約095となる。
n側電極17及びn側電極18を介して直流電流を注入
するとGaAs基板11に設けられたストライプ溝の領
域に集中して電流が流れ、ストライブ溝直上の活性層1
4における各レーザ動作部19゜22でレーザ発振が開
始される。注入電流はストライプ溝に狭窄され、光は実
効屈折率分布によってレーザ動作部+9.22に閉じ込
められる。出力されるレーザ光は横モードが安定なスポ
ット状となり、共振面より反射率に応じて放射されるこ
ととなる。第2のレーザ動作部22は共振面20゜23
の双方とも高反射率に設定されているためレーザ光はほ
とんど外部へ出射されず、レーザ発振時の内部光子密度
は非常に高くなる。第1のレーザ動作部19においでは
前面側の共振面21の反射率が低く設定されているため
、この面よりレーザ光が主に出力され、内部光子密度は
低くなる。
この結果、第1のレーザ動作部I9の共振器は第2のレ
ーザ動作部22と共有する共振面から、第2のレーザ動
作部22の共振器が分岐されるまでの間で光子密度が高
く、分岐点からレーザ光を取り出す共振面214での間
で光子密度の低い領域が連結された状態となり、共振面
21より出射されるレーザ光は波長が選択されたものと
なる。
上記実施例の半導体レーザ素子は閾値電流が35mA、
発振波長が8253Xの単−縦モードで発振し、0℃〜
50℃の温度範囲でモードホッピング等が発生せず、波
長の温度変化も06A/℃の非常に小さい値であった。
また共振面21への戻り光が2φ程度存在していてもモ
ード競合雑音は発生しなかった。
第4図は本発明の他の実施例を示す複合共振器型半導体
レーザ素子の構成斜視図である。本実施例は、第1図の
実施例に於ける第2のレーザ動作部22の共振面を、第
1のレーザ動作部19の共振面と同−襞間面に形成した
ものである。第1のレーザ動作部19は共振面20.2
1を結ぶ直線状に形成され、第2のレーザ動作部22は
第1のレーザ動作部19の共振器から途中分岐され、屈
曲蛇行されて第1のレーザ動作部19の共振面21と同
−襞間面で共振面を構成している。従ってこの襞間面に
は第1のレーザ動作部19の共振器の共振面に対応する
部分に屈折率の低いAl2O8保護膜24.第2のレー
ザ動作部22の共振器の共振面に対応する部分に屈折率
の高いAl2O3膜とa−5i膜の4層保護膜25が2
種類被覆されることとなる。他方の襞間面には第1図同
様に屈折率の高い保護膜26が被覆されている。本実施
例に於いても第1図と同様な特性が得られた。
尚、本発明は上述したGaAs −GaAlAs系に限
定されるものではなく、I nP −I nGaAsP
系等の半導体材料やその他の化合物半導体に適用するこ
とができる。また、共振器を構成する導波路は光ガイド
層等を付設した構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示す複合共振器型半導体レ
ーザ素子の構成斜視図である。第2図は従来の複合共振
器型半導体レーザ素子を示す構成斜視図である。第3図
は第1図て示す半導体レーザ素子の断面構成図である。 第4図は変調電流■2と発振波長の関係を示す特性図で
ある。第4図は本発明の他の実施例を示す複合共振器型
半導体レーザ素子の構成斜視図である。 14・・・活性層、19・・・第1のレーザ動作部、2
0゜21.23・・・共振面、22・・・第2のレーザ
動作部、24.25.26・・・保護膜。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)ンl 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザ出力用共振器を有する第1のレーザ動作部と
    、該第1のレーザ動作部の共振器と一端部を共有し途中
    分岐された共振器を有する第2のレーザ動作部と、を形
    成したt・・−ザ動作用多層結晶構造と、 該多層結晶構造へ電流を注入する給電手段と、を具備し
    て成り、 前記第1のレーザ動作部の共有部分の共振器の共振面を
    高反射率に、他方の共振面を低反射率に、前記第2のレ
    ーザ動作部の他方の共振面を高反射率に、それぞれ設定
    する保護膜を選択被覆したことを特徴とする複合共振器
    型半導体レーザ素子。
JP10537384A 1984-05-16 1984-05-23 複合共振器型半導体レ−ザ素子 Pending JPS60247987A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10537384A JPS60247987A (ja) 1984-05-23 1984-05-23 複合共振器型半導体レ−ザ素子
EP85303412A EP0162660B1 (en) 1984-05-16 1985-05-15 A compound resonator type semiconductor laser device
US06/734,091 US4737962A (en) 1984-05-16 1985-05-15 Compound resonator type semiconductor laser device
DE8585303412T DE3571899D1 (en) 1984-05-16 1985-05-15 A compound resonator type semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10537384A JPS60247987A (ja) 1984-05-23 1984-05-23 複合共振器型半導体レ−ザ素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60247987A true JPS60247987A (ja) 1985-12-07

Family

ID=14405889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10537384A Pending JPS60247987A (ja) 1984-05-16 1984-05-23 複合共振器型半導体レ−ザ素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60247987A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH036676B2 (ja)
US4995048A (en) Tunable semiconductor diode laser with distributed reflection
JPS58222588A (ja) ヘテロ構造注入レ−ザ
JPS60242689A (ja) 半導体レ−ザ素子
US4737962A (en) Compound resonator type semiconductor laser device
JPS60124887A (ja) 分布帰還形半導体レ−ザ
JPH0118591B2 (ja)
JPS60247987A (ja) 複合共振器型半導体レ−ザ素子
JPS61142785A (ja) 半導体レ−ザ装置
US5042046A (en) Semiconductor laser device
JPS6373683A (ja) 分布帰還型半導体レ−ザ
JP4309636B2 (ja) 半導体レーザおよび光通信用素子
EP0143460B1 (en) Semiconductor laser device and production method thereof
JPH06188509A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JPH0671121B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPS5814590A (ja) 半導体レ−ザ
JP3075512B2 (ja) 半導体レーザ素子
US4823353A (en) Semiconductor laser array apparatus
JPH0548197A (ja) 分布帰還形半導体レーザ
JP2548363B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP3120536B2 (ja) 半導体発光素子
JPH01132191A (ja) 半導体レーザ素子
JPH01238082A (ja) 半導体レーザ
Du et al. Composite‐cavity waveguide complementary semiconductor lasers with low‐threshold current and large‐output power
JP4024319B2 (ja) 半導体発光装置