JPS61139085A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61139085A JPS61139085A JP26235484A JP26235484A JPS61139085A JP S61139085 A JPS61139085 A JP S61139085A JP 26235484 A JP26235484 A JP 26235484A JP 26235484 A JP26235484 A JP 26235484A JP S61139085 A JPS61139085 A JP S61139085A
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- JP
- Japan
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- channel
- substrate
- semiconductor laser
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- section
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- Pending
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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】
く技術分野〉
本発明は、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。
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、周囲温度やレーザ光出力あるいは外
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となるような場合には、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からで
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。
ザを適用する場合、周囲温度やレーザ光出力あるいは外
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となるような場合には、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からで
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会商くし、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、とのレーザ素子
では出力光を多く取シ出せないという難点を有する。第
２には、導波路内部にグレーティング（回折格子）を形
成する分布帰還型（ＯＦＢ）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シ強い波長選
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
体レーザの材質によっては製作そのものが困難であった
シする。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Ｃ３（Ｃ１ｅａｖｅｄ
ＣｏｕｐｌｅｄＣａｖｉｔｙ）レーザである。このレ
ーザは２つのレーザ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シ全体の導波路？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Ｖ−ザ）
があり、シー・ワンらによってＩＥＥＥ、ジャーナル、
オプ、カンタムエレクトロニクス１９８２年ＱＥ−１８
巻第４号第６１０頁に提案されている。このレーザは、
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。
共振器両端面の反射率会商くし、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、とのレーザ素子
では出力光を多く取シ出せないという難点を有する。第
２には、導波路内部にグレーティング（回折格子）を形
成する分布帰還型（ＯＦＢ）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シ強い波長選
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
体レーザの材質によっては製作そのものが困難であった
シする。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Ｃ３（Ｃ１ｅａｖｅｄ
ＣｏｕｐｌｅｄＣａｖｉｔｙ）レーザである。このレ
ーザは２つのレーザ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シ全体の導波路？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Ｖ−ザ）
があり、シー・ワンらによってＩＥＥＥ、ジャーナル、
オプ、カンタムエレクトロニクス１９８２年ＱＥ−１８
巻第４号第６１０頁に提案されている。このレーザは、
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、上記干渉型レーザの構造とりわけ内部反射領
域の形成に技術的手段を駆使したものであり、簡便な手
法によって有効な内部反射領域を形成し発振軸モードの
安定性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。
域の形成に技術的手段を駆使したものであり、簡便な手
法によって有効な内部反射領域を形成し発振軸モードの
安定性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。
〈構成及び効果〉
本発明の半導体レーザ装置は、基板上に形成したチャネ
ルの内側と外側との間で基板による光吸収の差に基く実
効屈折率差を活性層に作りつけた屈折率導波型半導体レ
ーザにおいて、共振器内の少なくとも１箇所にチャネル
の欠落した領域を設け、導波路内部にも基板の光吸収に
基く実効屈折率の異なる領域を形成してこれを内部反射
部とする干渉型半導体レーザを構成したものである。
ルの内側と外側との間で基板による光吸収の差に基く実
効屈折率差を活性層に作りつけた屈折率導波型半導体レ
ーザにおいて、共振器内の少なくとも１箇所にチャネル
の欠落した領域を設け、導波路内部にも基板の光吸収に
基く実効屈折率の異なる領域を形成してこれを内部反射
部とする干渉型半導体レーザを構成したものである。
上記構成とすることにより、共振器内部に極めて簡単に
内部反射領域を形成することができ、発振軸モードの安
定な干渉型半導体レーザ装置が得られる。
内部反射領域を形成することができ、発振軸モードの安
定な干渉型半導体レーザ装置が得られる。
〈実施例〉
第１図は本発明の１実施例を説明する半導体レーザ装置
の共振器方向に沿った断面図である。結晶成長面にスト
ライプ状の溝が加工され、該溝が一部欠落して凸状の段
差となった結晶成長用基板１上に下部クラッド層２、レ
ーザ発振用活性層３、上部クラッド層４が順次積層され
、活性層３が平坦なダブルへテロ接合型のレーザ動作用
多層結晶構造が形成されている。凸部を有する基板１に
より活性層３の導波路内での下部クラッド層厚はチャネ
ル溝のある部分がＤ（凸部以外）、チャネル溝の欠落し
た部分がｄ（凸部）となり長さしの全共振器は、チャネ
ル溝欠落部の前後で長さ１１及びＣ２の２つの共振器に
分離されている。一方、基板の光吸収に差〈実効屈折率
差（Δｎ）を凸部における下部クラッド層厚ｄに対して
示すと第２図の如くとなる。いまＤを１μ７ＦＬ１ｄｊ
ｚＱ、１μｍとすると凸部とそれ以外の領域との間て約
１×１の２のΔｎが生じ、この実効屈折率差によって！
１または１２を伝播する光はその一部が反射される。
の共振器方向に沿った断面図である。結晶成長面にスト
ライプ状の溝が加工され、該溝が一部欠落して凸状の段
差となった結晶成長用基板１上に下部クラッド層２、レ
ーザ発振用活性層３、上部クラッド層４が順次積層され
、活性層３が平坦なダブルへテロ接合型のレーザ動作用
多層結晶構造が形成されている。凸部を有する基板１に
より活性層３の導波路内での下部クラッド層厚はチャネ
ル溝のある部分がＤ（凸部以外）、チャネル溝の欠落し
た部分がｄ（凸部）となり長さしの全共振器は、チャネ
ル溝欠落部の前後で長さ１１及びＣ２の２つの共振器に
分離されている。一方、基板の光吸収に差〈実効屈折率
差（Δｎ）を凸部における下部クラッド層厚ｄに対して
示すと第２図の如くとなる。いまＤを１μ７ＦＬ１ｄｊ
ｚＱ、１μｍとすると凸部とそれ以外の領域との間て約
１×１の２のΔｎが生じ、この実効屈折率差によって！
１または１２を伝播する光はその一部が反射される。
即ち、全体の共振長しの共振器内に、２つの４１及びＣ
２なる長さの共振器が形成され、これらの干渉効果によ
シ安定な軸モード特性を有する半導体レーザ装置が得ら
れる。
２なる長さの共振器が形成され、これらの干渉効果によ
シ安定な軸モード特性を有する半導体レーザ装置が得ら
れる。
第３図は第１図における基板１の詳細を示す斜視図であ
る。基板１の材質としては例えばｎ −ＧａＡｓが用い
られ、結晶成長面にストライプ状の凹状溝が同一直線上
に２本エツチング等により形成されている。この凹状溝
がそれぞれチャネル部１２．１４となり、両チャネル部
間には凹状溝の欠落部１３が介在している。従って、こ
のような基板１上に通常の液相エピタキシャル成長法に
よ、り ｎ−Ｇ ａ、 ｙ Ａβｙ Ａｓ クラッド
層を１μ′ｒｒＬ（チャネル部）、ｐ−またはｎ−Ｇａ
、−ｘＡ’１ｘＡｓ活性層を０．１ｔｔｍ、ｐ−Ｇａ、
ｙＡｌｙＡｓクラッド層を１μｍ、ｎ−ＧａＡｓ キャ
ップ層を１μｍの厚さで順次成長させ、選択拡散等の手
法によりチャネル部に合致させて電流狭窄機構をもたせ
て半導体レーザを形成する。このとき共振器長方向Ｘ−
Ｘ′における断面は第１図に示したようになり、チャネ
ルの欠落部１３上の導波路部分は前述の効果により反射
領域となシ、チャネル部１２及び１４に対応する２つの
共振器による干渉型レーザが形成される。チャネル部１
２の長さを１５０μｍ５、欠落部１３の長さを５μ几、
チャネル部１４の長さを１００μｍとした干渉型レーザ
は発振閾値電流Ｉｔｈ ＝ ７０ｍＡで発振し、軸モー
ドの温度変化は第４図に示すように２２°Ｃから３４′
Ｃまでの１２℃の間モードジャンプを生じることなく安
定であった。
る。基板１の材質としては例えばｎ −ＧａＡｓが用い
られ、結晶成長面にストライプ状の凹状溝が同一直線上
に２本エツチング等により形成されている。この凹状溝
がそれぞれチャネル部１２．１４となり、両チャネル部
間には凹状溝の欠落部１３が介在している。従って、こ
のような基板１上に通常の液相エピタキシャル成長法に
よ、り ｎ−Ｇ ａ、 ｙ Ａβｙ Ａｓ クラッド
層を１μ′ｒｒＬ（チャネル部）、ｐ−またはｎ−Ｇａ
、−ｘＡ’１ｘＡｓ活性層を０．１ｔｔｍ、ｐ−Ｇａ、
ｙＡｌｙＡｓクラッド層を１μｍ、ｎ−ＧａＡｓ キャ
ップ層を１μｍの厚さで順次成長させ、選択拡散等の手
法によりチャネル部に合致させて電流狭窄機構をもたせ
て半導体レーザを形成する。このとき共振器長方向Ｘ−
Ｘ′における断面は第１図に示したようになり、チャネ
ルの欠落部１３上の導波路部分は前述の効果により反射
領域となシ、チャネル部１２及び１４に対応する２つの
共振器による干渉型レーザが形成される。チャネル部１
２の長さを１５０μｍ５、欠落部１３の長さを５μ几、
チャネル部１４の長さを１００μｍとした干渉型レーザ
は発振閾値電流Ｉｔｈ ＝ ７０ｍＡで発振し、軸モー
ドの温度変化は第４図に示すように２２°Ｃから３４′
Ｃまでの１２℃の間モードジャンプを生じることなく安
定であった。
第５図は本発明の他の実施例を説明するだめの基板構成
を示す斜視図である。ｐ−ＧａＡｓ基板２１上に内部電
流狭窄用ｎ−ＧａＡｓ層（厚さ０．８μｍ）２２が重畳
されている。このような基板のｎ−ＧａＡｓ層２２表面
よ９７字溝を同一直線上に２本形成する。７字溝によっ
てＧａＡｓ基板２１上からｎ−ＧａＡｓ層２２が除去さ
れた部分が電流の流れるストライプ状のチャネル部２３
゜２５となり、両チャネル部２３．２５間のチャネル欠
落部２４が共振器と分離する凸部となる。７字溝の形成
されたｎ−ＧａＡｓ層２２上に、液相エピタキシャル成
長法を用いてｐＧ ａ Ｉ−ｙ Ａｊｉ’ ＹＡｓクラ
ッド層を１μ′ｒｒＬ（チャネＩし部）、ｐ−Ｇａ＋−
ｘＡｌｘＡｓ活性層を０−１ μ？’ ＋ ｎ Ｇ
ａ １−ｙ ＡｄｙＡｓクラッド層を１μ７ＦＬ、ｎ−
ＧａＡｓキｆｆ７プ層を２μｍの厚さで順次成長させ、
内部電流狭窄構造を有するダブルヘテロ接合型のレーザ
動作用多層結晶構造を構成し、ＧａＡｓ基板２１にｐ側
電極、キャップ層上にｎ側電極を蒸着形成して半導体レ
ーザ素子とする。共振器方向Ｙ−Ｙ’の断面図は第１図
に示すものとほぼ等価となり、活性層は平坦に層設され
るが、基板中央の凸部の一部がｎ−ＧａＡｓになってい
る。上記実施例と同じようにチャネル部２３の長さ１５
０μ肌、欠落部２４の長さを５μｍ１チヤネル部２５の
長さを１００μｍとした干渉型半導体レーザ装置では発
振閾値電流Ｉｔｈ＝６０ｍＡで発振し、軸モードも１３
°Ｃの間モードジャンプなく安定であった。また本実施
例の半導体レーザにおいてチャネルの欠落部２４は通電
阻止領域であるため、この部分の長さが長くなりすぎる
と導波路が利得をもたない損失領域とな９、閾値電流の
上昇を招いたり不安定な発振を生ずることがある。従っ
てこの部分の長さはｐ−クラッド層抵抗による電流波が
シと活性層内少数キャリア拡散による拡がりの合計以下
の値、通常５μ几以下とすることが望ましい。
を示す斜視図である。ｐ−ＧａＡｓ基板２１上に内部電
流狭窄用ｎ−ＧａＡｓ層（厚さ０．８μｍ）２２が重畳
されている。このような基板のｎ−ＧａＡｓ層２２表面
よ９７字溝を同一直線上に２本形成する。７字溝によっ
てＧａＡｓ基板２１上からｎ−ＧａＡｓ層２２が除去さ
れた部分が電流の流れるストライプ状のチャネル部２３
゜２５となり、両チャネル部２３．２５間のチャネル欠
落部２４が共振器と分離する凸部となる。７字溝の形成
されたｎ−ＧａＡｓ層２２上に、液相エピタキシャル成
長法を用いてｐＧ ａ Ｉ−ｙ Ａｊｉ’ ＹＡｓクラ
ッド層を１μ′ｒｒＬ（チャネＩし部）、ｐ−Ｇａ＋−
ｘＡｌｘＡｓ活性層を０−１ μ？’ ＋ ｎ Ｇ
ａ １−ｙ ＡｄｙＡｓクラッド層を１μ７ＦＬ、ｎ−
ＧａＡｓキｆｆ７プ層を２μｍの厚さで順次成長させ、
内部電流狭窄構造を有するダブルヘテロ接合型のレーザ
動作用多層結晶構造を構成し、ＧａＡｓ基板２１にｐ側
電極、キャップ層上にｎ側電極を蒸着形成して半導体レ
ーザ素子とする。共振器方向Ｙ−Ｙ’の断面図は第１図
に示すものとほぼ等価となり、活性層は平坦に層設され
るが、基板中央の凸部の一部がｎ−ＧａＡｓになってい
る。上記実施例と同じようにチャネル部２３の長さ１５
０μ肌、欠落部２４の長さを５μｍ１チヤネル部２５の
長さを１００μｍとした干渉型半導体レーザ装置では発
振閾値電流Ｉｔｈ＝６０ｍＡで発振し、軸モードも１３
°Ｃの間モードジャンプなく安定であった。また本実施
例の半導体レーザにおいてチャネルの欠落部２４は通電
阻止領域であるため、この部分の長さが長くなりすぎる
と導波路が利得をもたない損失領域とな９、閾値電流の
上昇を招いたり不安定な発振を生ずることがある。従っ
てこの部分の長さはｐ−クラッド層抵抗による電流波が
シと活性層内少数キャリア拡散による拡がりの合計以下
の値、通常５μ几以下とすることが望ましい。
このように基板上にチャネルを形成する際に、その一部
にチャネル欠落部を挿入するのみで非常に簡単な製作方
法により再現性良く軸モードの安定化に優れた干渉型半
導体レーザ装置の実現が可能となる。なお、本発明は半
導体レーザ素子の構成材料を限定するものではない。
にチャネル欠落部を挿入するのみで非常に簡単な製作方
法により再現性良く軸モードの安定化に優れた干渉型半
導体レーザ装置の実現が可能となる。なお、本発明は半
導体レーザ素子の構成材料を限定するものではない。
第１図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の要
部断面図である。 第２歯は第１図に示す作りつけ実効屈折率の層厚による
変化を示す説明図である。 第３図は第１図に示す基板の斜視図である。 第４図は第１図に示す半導体Ｖ−ザの軸モードの温度変
化特性を示す特性図である。 第５図は本発明の他の実施例を説明する基板の斜視図で
ある。 １．２１・・・基板 ２・・・下部クラッド層 ３
・活性層 ４・・・上部クラッド層 １２．１４゜
２３．２５・・チャネル部 １３．２４・・・欠落部
２２・−ｎ−ＧａＡｓ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 Ｔ（て） 第４図 第５Ｉ！１
部断面図である。 第２歯は第１図に示す作りつけ実効屈折率の層厚による
変化を示す説明図である。 第３図は第１図に示す基板の斜視図である。 第４図は第１図に示す半導体Ｖ−ザの軸モードの温度変
化特性を示す特性図である。 第５図は本発明の他の実施例を説明する基板の斜視図で
ある。 １．２１・・・基板 ２・・・下部クラッド層 ３
・活性層 ４・・・上部クラッド層 １２．１４゜
２３．２５・・チャネル部 １３．２４・・・欠落部
２２・−ｎ−ＧａＡｓ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 Ｔ（て） 第４図 第５Ｉ！１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板の一主面上にストライプ状のチャネルを形成し
、該チャネルの内側と外側との間に前記基板による光吸
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
導体レーザ装置において、前記チャネルのストライプ方
向の一部にチャネルを形成しない領域を設け、前記基板
上に成長形成する活性層に前記チャネルの有無に応じて
実効屈折率の分布を付与したことを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 ２、チャネルが電流狭窄機能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、チャネルを形成しない領域の長さを少数キャリアの
拡散長以下にした特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26235484A JPS61139085A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26235484A JPS61139085A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61139085A true JPS61139085A (ja) | 1986-06-26 |
Family
ID=17374575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26235484A Pending JPS61139085A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61139085A (ja) |
-
1984
- 1984-12-11 JP JP26235484A patent/JPS61139085A/ja active Pending
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