JPS61129894A - 半導体発光装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野コ 本発明は半導体発光装置、特に光フアイバ通信等の光源
として用いられる半導体レーザの改良に係シ、導波路に
喬直な面に結晶のへき開による１対の反射面を備える半
導体レーザに関する。

半導体Ｖ−ザにはＧａＡＩＡａｂるｈＦｉＩｓＧｍＡａ
Ｆ等の半導体結晶によるダブル・ヘテロ接合で形成され
た活性層を導波路とするｔのが６シ、このような半導体
レーザが本発明Ｏ対象となる。

半導体レーザに５Ｐｖｈでは、■熱放散効率を曳くする
。■へき開にようて形成された端面の反射幕を低下する
【特に分布帰還形Ｖ−ザ（ＤＩＥレーザ）にお−て）と
−う２つの点を改良する必要がある。

〔従来の技術〕

第５図に従来の半導体レーザの熱放散の方法を示す６図
において、半導体レーザ１ｔ−熱伝導率の高ｉ材料（例
えばダイヤセンド）でで１！たサプマクント２に装着し
、これにＦａらるｉはＣｓ製のスタツド３及び放熱板４
を取付ける。この場合、ナプマクント２がと一ドア／り
として機能し、−面からＯみ熱放散が行われろ、この方
法でに、熱放散が一面からのみ行われるため放熱効率が
悪くなシ、また全体の比熱が小さいため、急加熱、急冷
却によるダメージが大きくなるとｗ５久点が６る。

次に、従来のレーザ端面の反射率を低下させる方法とし
ては、端面にＡＲコート（反射防止膜）′ｔｍす、６る
ーは斜めに工、チノグするという方法がとられて−る。

しかし％ＡＪ！コート法ではコートする物質の膜厚を再
現性良（＋／Ａ　ｒＩＬ長に制御しなければならｉｖ＆
が、こｏ？！現性の向上が困難で６るとｖｈ５欠点がら
る。を九、　ＡＭコートがチップ全体に行われるために
１組立時のヒートシンクへの接着性が愚くなる。熱抵抗
が上昇する等の欠点がるる。

また、上述Ｏ斜めエツチング法では、エツチング面に凸
凹が生じる１面が斜めであるため、光散乱が生じ光の取
出し効率が極端に悪くなると−う欠点がるる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述Ｏ従来における欠点ｔなくし、ｆｔｃ＆
ｌＺ）■〜■を改善するものでｂる。

■電流等により発生する熱の放散を良（シ、特に高温で
の発熱による特性劣化を抑制し、使用可能温度範囲を広
げる。

■装置の比熱を大きくし、雰囲気温度が急に変化したと
きの熱シ璽、りを緩和し、信頼性を向上させる。

■レーザ端Ｎｏ反射本を低下させ、特にＤＦＢレーザな
どに於て、端面反射光による軸モードの乱れを抑制し、
　ＤＩＥレーザの結合係数が比較的小さい場合でも軸モ
ードの単一性を保てるようにする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本鞄明においてに、導波路に！！［な面に１対の反射ａ
ｔ備える半導体レーザにおいて、該半導体レーザＯ周囲
を放射される光に対する屈折率が１よ〕大ＩＶ−ｈ液体
６るｉは固体で囲繞する。ｔた、半導体レーザＯ反射面
にレーザの発振波長λのＡＯ膜厚の屈折藁ガの反射防止
膜を設けると共に、該半導体レーずの周囲を放射される
光に対する屈折＊町が１より大き一液体６るｖ−＆は固
体で囲繞し、かり　　　　′ ガｚＶ；ｒ弓ガ （但し引目結晶の屈折率） となす。

〔作用〕

■従来通ｊＯ組立法を用−、レープ・チップが封入され
てｉる容器に熱伝導本の＆Ｖｈ液体を満たすことにより
Ｓと一ドア／りに接していなり他の５面から［重要（熱
が放散される。

■用いる液体の比熱を大きくすることによ）、全体の比
熱が大きくな）、熱り１．りが与えられた場合でも＊ｔ
ｏ温度変化にゆるやかとなる。

■従来は雰囲気は空気するーにＮ１等のガスでめシ、Ｊ
Ｉ折皐は約１で６る。これに対し、レーザ・チップの屈
折率は五Ｓ付近でｂるため、鴇１をチップの屈折車、ガ
ｔテ、グの外の屈折率とすると、反射：４Ｒ厘（（町−
町）／（町＋ｓ、））”露（（五５−１）／（五５＋１
））”■　（Ｌ３１ 程直の反射率を持つことになる。

ここでチッグＯ外の屈折率ガが１より大きくなると１反
射ＩＫｆｆは低下する０例えば、町ｍｔ７３７ＯＨり化
メチレンで半導体レーザを囲むときは。

反射率ＲはＣＬｌｌ　ｔで低下する。ｔたグラスチ、り
の如き固体で周囲を取）囲む場合でも同様に反射率Ｒは
低下する。　ＤＩ！’Ｂレーザに於ては、端面の反射率
が低ｖｓ８ファブリベロー共振器による発振が抑圧され
、単一軸モードとなシ易−ので１本発明を適用するとき
わめて有利でるる。

■ガクス・クィノドクの反射率が低下し、反射によるレ
ーザの特性劣化が起シに（くなる。

■雰囲気が空気、Ｎ２の場合よシもレーザから放射され
る光の広が夕が小さくなり、集光し易くなる。

上記０．０につ−でも屈折率が１より大ｈ１体を用−る
ことにようても実現される。

〔実施例〕

（実施例１） ８１図において、　Ｃｓのスタッド１３にＳ１ヒートシ
／り１２を介してレーザ・チップ１１がマクントされ、
レーザ・チップ１１にはり−ド＠１４ｆ介してフｙ／ジ
１８に固定したリード端子１９が、またスタッド１３を
介してリード端子１９′に接続して−る。１６がキャッ
プで６シ、その一部に形底されたガラス・クイ／ビワ１
５を通して、レーザ・テ、グ１１からのレーザ光が放出
される。ここで、キヤ。

グ１６の中には、エチルアルー−ル１７が満たされてい
る（但し、少しの気泡を残す、昇温による圧力上昇を緩
和する九めで６る］。

エチルアルコール１７の屈折率１ｊｔ３６１Ｂでわｐル
−ザ・チップ１１の結晶の屈折率（約４５）に近いため
、　ＤＦＢレーザの場合、レーザ端面の反射率が下が夕
、空気、Ｎ！の場合よシも、小さな結合係数を持、たレ
ーザでも単一軸モード発振となる。

ま九、従来０よ５に空気やＮ２で囲んだ場合よシ熱放歌
が曳くなシ、温度特性が改善される。またアルコールの
比熱は空気おるりはＮｔより大き−ため全体の比熱が大
きくなシ、熱７雷、りに対して強くなシ信頼性が向上す
る。一方、ガラス・クィンドク１５の反射率が低下する
から、反射によるレーザの特性劣化が起こ夕にくい、ま
九雰囲気が空気。

Ｎ２の場合よシもレーザから放射される光の広がりが小
さくなり、集光し易くなると−う効果も得られる。

本実施例における反射率の低下について具体例を示すと
、従来の空気雰囲気にレーザ・チップを置−た場合、レ
ーザの結晶の屈折率を五５とすると、反射率はα！１（
３１％）であるのく対し、本発明の実施例のエチルアル
コールで約１ｌＬ２　（ｚｏ％）　ｈ１フ化メチレンで
約１１１（１１％）まで低下する。

これらの場合、液体に入れるとりう簡単な方法で曳（、
ＡＲココ−Ｏ場合の厚みの制御と−ったむづかし一技術
を必要としな−。

第５図にレーザ・チップＯ！ａｍ（Ｄ屈折率ガとレーザ
の端面反射率Ｒとの関係を示して−る。ここで％Ｒ−（
″；７ｒ；７）　　におφて、レーザ・チップの屈折率
１−４５とじて−る。

（実施例２） ｌＫ２ｍ＜示ｆヨウに％　Ｌ／−ｆ−ｆ、７”１１に、
Ａｌｌコート（反射防止膜）　３１　ｉ設け、さらに適
轟な液体（又に固体）　５２で囲んだ場合、レーザ・チ
ップｕ　ｏｌ！ｉ折車ｔ−鴨、、ＡＩｔｌ−トの屈折率
（λＡ厚の＝−ティノグ）　ｔ　ｓｔ−液体の屈折率ｔ
−ガとすると、 ガ−ａｉｒ、＝１７ のＡＥコート（病態）にり、て反射率６ｏとすることが
できる。

第４図に反射防止膜と組合せた場合のレーザの端面反射
率の規格化された反射防止膜の厚み（ゴ六Ｔ）に対する
変化の様子を示している。但しｔは反射防止ＩＫ）厚み
、λは波長でδろ。

ＡＡコートの場合膜厚の設定が悪ｉと反射率は６まシ小
さくならない、そこで、膜厚誤差の許容ｆに少しでも大
ｇＶＳ方が良い、第４＠かうわかるように周囲が空気の
場合、鐘も反射率を下げ得る１藁１．９５のは化ランタ
ニクム（ＬａｔＯｌ）のＡＥコートの場合の膜厚許容度
（反射率５チ以下）は約±１２％でるるか、レーザチッ
プｔ−Ｍり化メチＶノ中に入れ、　ＡＲコートとして酸
化ビスマスを用−ると膜厚許容度は約±２２−と倍近く
まで改善される。ＡＲコートにやシｌしかできなりため
、許容度が大きく表ると、大きな歩留り向上が期待され
る。

以下に、本発明に関連する各物質の屈折率のデータを示
す、りぎの諸表はナトリクムＤＩＭ　Ｃｅ１ｌ畏５８？
３λ）に対する屈折率を示し、固体および液体Ｏは空気
に対する値で６ろ。

表１（本発明に用−る液体例ン 浅　２　（反射防止属Ｏｆ＃ン 反射防止膜に用９られる薄膜物質の屈折皐と透明波長域
以上１本″Ｒ剪に；１ｖｋて、分布Ｒ還部半導体レーザ
について主に示したが１本発明は７１プリペロ・レーザ
にも適用でき、その場合、端面反射率低下によシ、マル
チ軸モード発脹が可能となシ、軸モード競合雑音が低下
する利点がるる。

〔発明の効果〕

放散を良くシ、趨頁反射率を低下させ７を半導体レーザ
が得られる。熱放散の向上は半導体レーザの信頼性を向
上させ、反射率低下は上述のように分布帰還型半導体レ
ーザの軸モードの単一化に有効で６９％またフ７プリペ
鑓・レーザにお−て、マルチ軸モード発振ｔ”Ｈ’！と
し、軸モード競合雑音が低下する利点がｂる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体発光装置の一実施例を示す断面
図１、 第２図は零発ｔＳＯ半導体Ｗ＠光装置の他の実施例を示
すａ羽口。 第３図は本発明の一実施例にかけるレーザ端面反射率の
低下を示す図。 起４図は本発明の他の実施例にシけるレーザ端面反射率
の低下を示す図、 第５図に従来の半導体発光装置を示す図。 １１・・・レーザ・チップ １２・・・Ｓ４ヒートシツク １Ｓφ−書スタッド １４・・・リード繍 １５・・・ガラス・クィノドク １６・・・キヤ、グ １７・・・エチルアルコール １８・・・フツノジ １９．１？’・・・リード端子 ３１・・・ＡＲコート（反射防止膜） ３２・・・液体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導波路に垂直な面に１対の反射面を備える半導体
   レーザにおいて、該半導体レーザの周囲を放射される光
   に対する屈折率が１より大きな液体あるいは固体で囲繞
   してなることを特徴とする半導体発光装置。
2. （２）導波路に垂直な面に１対の反射面を備える半導体
   レーザにおいて、該半導体レーザの反射面に屈折率ｎ＿
   ２の反射防止膜を設けると共に、その周囲を放射される
   光に対する屈折率ｎ＿５が１より大きい液体あるいは固
   体で囲繞してなり、かつｎ＿２≒√（ｎ＿１・ｎ＿３）
   （但しｎ＿１は半導体レーザの結晶の屈折率）となすこ
   とを特徴とする半導体発光装置。