JPS61258488A - 半導体レ−ザ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体レーザに係り、特に民生用において要求
される無収差で低雑音の半導体レーザに関する。

〔発明の背景〕

従来の半導体レーザにおいて、戻り光による雑音を抑制
するためには、自動発振を起すことが有効であることが
林他、電子通信学会技術研究報告。

第８４−３０号、第６５頁に記載されている。しかし、
この方法においては非点収差が大きく（１０μｍ程度）
なる問題がある。また、前記文献には非点収差を小さく
し、かつ戻り光による雑音を抑制するためには屈折率導
波形半導体レーザの端面を高反射率にする方法が開示さ
れているが、この場合は戻り光が１％以上になると、相
対雑音強度（Ｒ／Ｎ）が１０−”Ｈｚ−’まで上昇し、
さらに内部の光パワー密度が高くなって信頼性を低下さ
せるという問題があった。

〔発明の目的） 本発明の目的は、レーザ光の収差が少なく、低雑音でか
つ信頼性の高い半導体レーザを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、キャリア密度の変動に対する屈折率変化
が少なく、かつ低しきい値電流でレーザ発振をするよう
に形成した量子井戸半導体宝−ザの２つの反射面に誘電
体の多層膜を形成した場合には、レーザ光の収差が少な
く、戻り光が１０％程度まで雑音が少ない（Ｒ／Ｎ＜１
Ｏ−１４Ｈｚ−１）半導体レーザが得られることを見出
した。さらに該反射面の反射率が６０％以上とにすると
その効果が顕著になることも見出した。

また、上記誘電体膜の膜厚は、レーザ光の波長をλとし
、誘電体の屈折率をｎとすると、λ／４ｎとすること、
および誘電体膜を２層膜で植成することを見出した。こ
の２層膜の構成は、屈折率がｎ、で、ｒ＠厚がλ／４ｎ
１の第１の誘電体膜と、屈折率がｎｌより大きいｎ３で
、膜厚がλ／の強度増加などの効果があることも見出し
た。

本発明による反射面の反射率は高い程よいことは云うま
でもないが、６０％以上であれば本発明の効果が得られ
た。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の側面
図である。第１図（ｂ）は量子井戸層５の一部５′の拡
大図である。

ｎ型ＧａＡｓ基板７の上に、ｎ型 Ｇ　Ｂａ、ＨＡ　”＊＋＊ｇＡ　８クラッド層４および
ｐ型ＧａＡｓキャップ層３をＭＯＣＶＤ法にて順次形成
した１次にＰ側電極８とｎ側電極９を形成した後、へき
開法により、共振器長３００μｍの半導体レーザを得た
１次に、両方の反射面に第１の誘電体膜として、Ｓ　ｉ
Ｏａ　　（ｎ、：１．４５）を膜厚１３４ｎｍにして形
成して、その上に第２の誘電体膜として膜厚５９ｎ・ｍ
の非晶質Ｓ　ｉ　（ｎ、：　３．３）膜を形成した。こ
の２層膜の形成により反射面の反射率は７５％になった
。

上記量子井戸層は、厚さ１００Ａの Ｇａｏ、ｎＡＱ、、、Ａｓ層５ｂを５層、厚さ３０Ａ、
のＧ　ａ、、ｔＡ　（１ｎ、３Ａ　８層５ａをｂ層、交
互に積層したものである。

横モード制御のためのストライプ構造とし、ストライプ
幅は５μｍとした。

本実施例のレーザの脊部波長は７８０ｎｍで、しきい値
電流は３０　ｍ　Ａであった。また、光出力５ｍＷ、温
度５０℃における戻り光に対する相対雑音強度（Ｒ／Ｎ
）の測定値を第２図に示すが、戻り光量が５％以下にお
いてＲ／Ｎは１Ｏ−１Ｈｚ”’程度であった。

また、前記のストライプ幅は３〜１５μｍにおいて有効
であった。

誘電体膜を被着した端面の反射率は、材料、製造条件、
１Ｉｌｌ厚などにより４０〜８５％になるが。

この反射率が５０％以上の場合には雑音低減の効果があ
った。

断面を示すが、本実施例ではこの構造の半導体レーザの
端面に実施例と同様の誘電体膜を被着して反射率７５％
の反射膜を形成した。ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ光風 吸収層１１により電流療窄を行っているので、本実施例
の半導体レーザのしきい電流は５ｍＡと極めて低い値を
示し、また駆動電流３０ｍＡで５ｍＷ光出力が得られ、
温度が１０〜５０℃における戻り光量に対する相対雑音
強度（Ｒ／Ｎ）は第４図に示すように、戻り光量が１０
％以下の時、１０−’Ｈｚ−”であった、また、非点収
差は１μｍ以下であった。

実施例３ 第５図に他の屈折必導波形量子井戸半導体レーザの構造
を示す、この構造の半導体レーザの両端面に実施例１と
同様に誘電体膜により端面の反射用で活性領域５を制限
している。

この半導体レーザのしきい電流値１０ｍＡで、また電流
４０ｍＡで５ｍＷの光出力を得た。光出力５ｍＷにおけ
る相対雑音強度は実施例２と同様であった。また非点収
差は２μｍ以下であった。

本発明の実施例における半導体レーザの寿命は７０℃で
光出力５ｎＷのとき、平均５０００時間であった。

また、量子井戸層の厚さは１０〜２０Ａ、バリヤ層の厚
さは１０〜１００Ａ、量子井戸層ＡＱのモル比Ｗは、０
〜０．３　、バリヤ層のＡＭのモル比Ｂは０．１５〜０
．８（ただしＷＥＢ）のいずれかの組合おせにおいて同
様の結果が得られた。

さらに、量子井戸構造として光ガイド層の屈折率および
禁制帯幅が膜厚の方向に分布しているＧＲＩＮ　−Ｓ　
ＣＨ構造（Ｇｒａｄｓｄ−Ｉｎｄｅｘ−３ｅｐａｒｒａ
ｔｅ−ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ−Ｈａｔａｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒａ　）等に対しても同様に適用することができ
る。

以上は第１の誘電体膜としてＳｉｎ、の場合について述
べたが、誘電体膜としてＡ　Ｑ、Ｏ，、Ｂａｄ。

Ｓｉ、、Ｎ、でも同様の効果が確認された。

また１本実施例に於いては第１の誘電体膜と第２の誘電
体膜の２ｊ！ＩＩＩを１組用いて端面の反射率を７５％
程度に向上させたが２組以上用いても同様の効果が得ら
れた。また、半導体とじてＩｎＧａＡｓＰ系やＩｎＧａ
Ｐ系を用いた半導体レーザにも本発明は適用できた。レ
ーザの構造としては前記実施例で示した３層導波路を基
本とするものに限らず、活性層の片側に隣接して光ガイ
ド層を設けるＬ　ＯＧ　（Ｌａｒｇｅ　０ｐｔｉｃａｌ
　Ｃａｖｉｎｇ）構造や、閣性層の両側にそれぞれ隣接
して光ガイド層を設けるＳ　ＣＨ（Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎ
ｄｅｘ−５ｅｐａｒｒａｔｅ−ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ
−Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａ　）構造にも本発明
を適用することができた。

また、前記実施例において導波形を全て反対にした構造
（訳をｎに、ｎをｐにｎ換えた構造）においても同様の
結果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、レーザ光の収差が少なく、低雑音でか
つ信頼性の高い半導体レーザが実用化されるので、光記
録技術、光通信技術などの光応用技術の発展に寄与する
効果があり、たとえば、光デイスク装置における光学系
の筒便化および情報読み出し時のＳ／Ｎ比向上向上著な
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３（ｉ！ｌおよび第５図は本発明の実施例を
示すレーザーの構造図、第２図および第４図は。 戻り光誘起雑音の測定例を示す図である。 １・・・第１の誘電体膜、２・・・第２の誘電体膜、３
・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、　４−　ｐ　−ＧａＡ
　Ｑ　Ａｓクラッド層、５・・・多重量子井戸層、５ｂ
・・・井戸層。 ５ａ・・・バリヤ層、６・・・ｎ　　ＧａＡＱＡｓクラ
ッド層、７・・・ｎ　　ＧａＡｓ基板、８・・・ｐ−側
電極、９・・・ｎ側電極、１０・・・ｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層、１１・・・ｎ−ＧａＡｓ光吸収層、１２・−ｐ
−ＧａＡｓ基板埋めこみクラッド層、１３−ｐ−ＧａＡ
ｓ基板、１４　・Ｐ　−ＧａＡＱＡｓ光ガイド層、１５
・・・量子井戸を無秩序化した層、１６・・・Ｚｎ拡散
領域、１７・・・ｎ−第　１　図 ８：電離 り；　１乞肩ｉ 第　２　口 １１−１１１／　　　σ・／／　　　１！７・／　　　
　Ａρ　　　／σλ゛ソ光量（〜 ′！１１ｉ３１２１Ｉ ′ｆＪ　４　口 ｌす光量　（ｙ−） ’ｆＩｓ　　固 ４．５．≦　：　クラッド／誓 ｇ、　ｑ　：竜、極 １３：４販 ノア：　キャラ７′４ Ｉｇ：５Ｌ６２月５１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、厚さが電子波のドウ・ブロイ波長以下の量子井戸層
   を少なくとも１以上有する半導体レーザにおいて、共振
   波長がλの光共振器を構成する２つの反射面（端面）に
   、屈折率がｎ＿１で膜厚がλ／４ｎ＿１の第１の誘電体
   膜と、屈折率がｎ＿２（ただしｎ＿２＞ｎ＿１）で膜厚
   がλ／４ｎ＿２の第２の誘電体膜を積層した２層膜を少
   なくとも１組以上有することを特徴とする半導体レーザ
   装置。 ２、上記量子井戸層が、複数の量子井戸層からなる多重
   量子井戸構造を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の半導体レーザ装置。 ３、上記多重量子井戸層の構造がＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Ｇ
   ｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ−Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆ
   ｉｎｍｅｎｔ−Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）型で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体レーザ装置。 ４、上記第１の誘電体膜がＳｉＯ＿２膜、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３膜、ＢｅＯ膜、Ｓｉ＿３Ｎ＿４膜のいずれかで、上記
   第２の誘電体膜が非晶質Ｓｉ膜であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１から３項のいずれかに記載の半導体
   レーザ装置。 ５、上記２層膜を１組有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１から４項のいずれかに記載の半導体レーザ装
   置。 ６、上記２層膜を２組有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１から５項のいずれかに記載の半導体レーザ装
   置。 ７、上記反射面の反射率が５０％以上であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１から６項のいずれかに記載の
   半導体レーザ装置。 ８、上記半導体レーザ装置の光導波機構が屈折率導波形
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１から６項の
   いずれかに記載の半導体レーザ装置。