JPS61135184A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS61135184A
JPS61135184A JP59258120A JP25812084A JPS61135184A JP S61135184 A JPS61135184 A JP S61135184A JP 59258120 A JP59258120 A JP 59258120A JP 25812084 A JP25812084 A JP 25812084A JP S61135184 A JPS61135184 A JP S61135184A
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JP
Japan
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substrate
region
layer
channel
waveguide
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Pending
Application number
JP59258120A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Hayashi
寛 林
Osamu Yamamoto
修 山本
Saburo Yamamoto
三郎 山本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to DE19853542410 priority patent/DE3542410A1/de
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Priority to US06/804,575 priority patent/US4777637A/en
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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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/20Structure 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
    • 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
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    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface

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FIJF1ハ、半導体レーザにおける発振軸モード
特性の安定性改善に関するものである。
〈従来技術〉 光通信や光情報処理システム等の光源として半導体レー
ザを適用する場合1周囲温度やレーザ光出力あるいけ外
部系で反射されたレーザ光の帰還光に対して影響を受け
ることなく安定に発振することが強く要求される。これ
は、上述のような諸パラメータの変動によって半導体レ
ーザの発振状態が不安定な場合には、レーザ軸モード間
あるいはレーザ軸モードと外部モードとの相互作用によ
ってモード競合雑音や帰還光誘起雑音を発生し、またフ
ァイバを用いた光伝送ではモーダル雑音を招来し、シス
テムの能力低下に重大な影響を及ぼすカムらである。従
って、従来からこの半導体レーザにおける発振軸モード
特性の安定化には種々の提案や試みがなされてきた。
ここにいくつかの例を列挙すると、第1には。
レーザ共振器両端面の反射率を高くシ、帰還光のレーザ
への再入射を防ぐとともにレーザの内部光密度を上昇さ
せて非発振軸モードを抑制した素子があるが、このレー
ザ素子では出力光を多く取り出せない難点を有する。第
2には、導波路内部にグレーティングを形成する分布帰
還型CDFB )レーザやブラッグ反射型(DBR)レ
ーザがあげられる。これらのレーザは導波路内部にグレ
ーティングを形成することにより強い波長選択性を付与
しているため、擾乱に対して優れた軸モードの安定性を
有するが、製造工程が煩雑であったり、半導体レーザ材
質によっては製造自体が困難であったりする。第3は、
臂開面を介して2つの半導体レーザもしくは導波路を並
置した構造の通称C’ (C1eaved Coupl
ed Cavity  )レーザがある。このレーザは
2つのレーザの軸モードの結合により安定化を計るもの
であるが、この場合の難点は、2つのレーザを結合性よ
く配置するのが難しいこと、及び2つのレーザの注入を
個別に制御して幅広い領域で軸モードの安定性を実現す
るために高度な技術を必要とする点にある。第4として
は、1個の半導体レーザの導波路内部に1つまたは複数
の反射部を形成することにより全体の導波路を複数に分
割し、分割された各導波路における軸モード間の干渉効
果によって軸モードの安定化を計るもの(干渉型レーザ
)があり、シー・ワンらによってTEEE、ジャーナル
、オブ、カンタムエレクトロニクス19 B 2年QE
−18巻第4号610頁に提案されている。このレーザ
ーは、内部の反射部を簡便に作製することができれば製
造工程に特別な技術を必要とせず、また軸モードの安定
性にも優れる可能性がある。
〈発明の目的〉 本発明は、干渉型レーザの構造とりわけ内部反射部の形
成に関するものであり、簡便な手法によって有効な内部
反射部を形成し発振軸モードの安定化を改善した半導体
レーザ装置を提供することを目的とする。
く構成及び効果〉 本発明の半導体レーザは、基板上に形成したチャネルの
内側と外側との間に基板による光吸収の差に基く実効屈
折率差を作りつけた屈折率導波型半導体レーザの導波路
内部に反射領域を設けて干渉型レーザを構成し、軸モー
ドの安定化を計ろうとするものであり、その反射領域の
形成手段として、活性層よりも基板側にあるクラッド層
のチャネル外側における層厚が導波路に沿った特定領域
だけ他と異なるようにし、この領域における横方向実効
屈折率差を他と異ならしめることにより導波路内に反射
領域を形成したものである。
以下1図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明に係る半導体レーザを形成するための基
板の斜視図を、第2囚人)及びβ)は、第1図に示した
基板1のチャネル溝を有する面上にクラッド層2.活性
層3.クラッド層4.キャップ層5を順次エピタキシャ
ル成長させてダブルへテロ接合型のレーザ動作用多層結
晶構造を形成した場合のA−A’及びB−B’における
断面図をそれぞれ例示する。第2囚人)とβ)の比較で
わかるように、内部反射部となるべき第2図β)の領域
ではチャネル外側9におけるクラッド層2の層厚が第2
図(A+の対応する部分7に比べて厚くなっている。
一方、チャネル溝内外の基板による光吸収差に基く横方
向実効屈折率差(Δn)をチャネル外側クラッド層(d
l)に対して示すと第3図(A)(Blの如くとなる。
いや例えば第2図fAlのdl’ro、1μm。
同CB)のd1′を0.5ttmとする゛とA−A’部
では横方向にΔn〜10  、B−B’部ではへn〜1
O−4となりチャネル内側にある導波路内を伝播する光
は、B−B’領領域おいて実効屈折率の変化を感するこ
とになり、B−B’領領域その一部が反射される。従っ
て本発明によれば、基板に縦横に2種類の溝を形成する
等の手段で活性層と基板間の距離に分布を与えることに
より有効な内部反射部が構成され、簡便な干渉型レーザ
により優れた軸モードの安定性を実現することができる
また横モードを安定化しあるいは反射領域における放射
損失を低減するという観点から第2図(A+及び(Bl
に示すように、導波領域においても反射領域においても
活性層は平坦で均一な厚さを有することが望ましい。さ
らに反射領域に適宜阻止機能をもたせることによりこの
領域のみ利得を与えない構造とし内部反射率をより大き
くすることも可能である。
〈実施例〉 第4図に1本発明の一実施例として内部反射による干渉
型VS I S (V−channeled 5ubs
trateInner 5tripe )レーザを示す
。p  GaAs基板11の(100)面上に電流阻止
層12としてn−GaAsを液相エピタキシャル法で0
.8μ隅の厚さに成長させる。次に電流阻止m12の表
面から(110)方向に4μm幅でストライプ状のV字
溝Xを基板11に達する深さまでエツチングにより形成
する。さらに(110)方向に3μm幅でストライプ状
の溝Yを基板に達しない深さく例えば0.5μm)の範
囲内でエツチングにより形成する。後工程で形成される
X上の活性層は導波路となり、XとYが交差する部分は
反射部となる。この二うなXY両溝が形成された基板1
1上にp −Gas−YAJYAsグラツド層1′3、
p−Ga1−XAノxAs活性層14、n−Ga1−y
AfflyAsグラッド層15、n−GaAsキャップ
層16を液相エピタキシャル成長法で連続成長し、ダブ
ルへテロ接合構造のレーザ動作用多層結晶構造を形成す
る。p−クラッド層13の上面は平坦化され、従って活
性層14は厚さが均一で平坦な層となる。
すでに説明したように、予め基板上に形成した溝Yによ
り、XとYの交差する領域でのチャネル外側のクラッド
層13の層厚ば、導波路内の他の領域に比べて厚くなっ
ており、活性層14の光は基板11に吸収されるがこの
吸収量が基板11との間の距離によって変化する。これ
によって生ずる実効屈折率の違いにより内部反射部が形
成されることとなる。全体の共振器長は250μmで内
部反射部により100μ馬と150μmの2つの導波路
に分割されている。
このようにして形成した干渉型VSISレーザは安定な
軸モード特性を有し、第5図に軸モードの温度変化を示
す如く室温近傍で約15℃の間モードジャンプはみられ
な力為った。尚、発振閾値電流Ithは室温で約40−
IAであった。
また第4図において、XとYの交差部のn−GaAs層
12を厚く形成しておくことにより、内部反射部を非導
通頭載とすることも可能で、この場合にはさらに大きい
効果が期待される。
上記実施例ではGaAノAs系VSISレーザについて
説明したが、本発明は半導体レーザの母体材料や、電流
狭雫機構を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る内部反射部を形成すべき基板の斜
視図である。第2囚人)(B)は第1図に示す基板上に
レーザ動作用多層結晶を成長したときのA−A’及びB
−B’断面図である。第3図人)の)は作りつけ実効屈
折率差のクラッド層厚依存性を説明する説明図である。 第4図は本発明の一実施例を示す干渉型半導体レーザ装
置の要部構成図である。第5図は第4図に示す半導体レ
ーザの軸モード温度依存性を示す特性図である。 1.11・・・基板、12・・・電流阻止層、13・・
・p−クラッド層、3.14・・・活性層、15・・・
n−クラッド層、16・・・キャップ層 ;、ン7理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)第1
図 第2 図 σ1P) (A) 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板の一主面上にチャネルを形成し、チャネルの内
    側と外側との間に基板による光吸収の差に基く実効屈折
    率差を作りつけた屈折率導波型半導体レーザにおいて、
    導波路内の一部に、活性層と基板間の距離が異なる領域
    を導波路方向のチャネル外に設け、該領域の実効屈折率
    を他に比べて異ならしめたことを特徴とする半導体レー
    ザ装置。 2、活性層が平坦でかつ均一な層厚を有する特許請求の
    範囲第1項記載の半導体レーザ装置。 3、チャネル外を電流阻止構造とした特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の半導体レーザ装置。
JP59258120A 1984-12-05 1984-12-05 半導体レ−ザ装置 Pending JPS61135184A (ja)

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