JPS61283192A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61283192A JPS61283192A JP60125546A JP12554685A JPS61283192A JP S61283192 A JPS61283192 A JP S61283192A JP 60125546 A JP60125546 A JP 60125546A JP 12554685 A JP12554685 A JP 12554685A JP S61283192 A JPS61283192 A JP S61283192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- periodic structures
- semiconductor
- semiconductor laser
- active layer
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/12—Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/12—Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1206—Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
- H01S5/1215—Multiplicity of periods
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体レーザ装置に関し、特に動的に安定な
単一モード動作をなすダブルヘテロ構造の半導体レーザ
装置、すなわちＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｅｅ
ｄｂａｃｋ）半導体レーザ構造の改良に係るものである
。
単一モード動作をなすダブルヘテロ構造の半導体レーザ
装置、すなわちＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｅｅ
ｄｂａｃｋ）半導体レーザ構造の改良に係るものである
。
従来例によるこの種のＯＦＢ半導体レーザの概要構成を
第５図に示す。
第５図に示す。
すなわちこの第５図において、符号１はｎ−ＧａＡｓか
らなる半導体基板、２は基板ｌ上に形成されたｎ−Ｇａ
Ａｓによるバッファ一層、３はバッファ一層２上に成長
されたｎ−Ａ ｆＬＧａＡｓによるクラッド層、４はク
ラッド層３上に形成されたアンドープＧａＡｓの活性層
、５は活性層４上に成長されたＰ−ＡＪＩ ＧａＡｓに
よるサブクラッド層、６はサブクラッド層５上に形成さ
れた周期構造、７は周期構造６上に成長されたｐ−Ａ
ｆＩ ＧａＡｓによるクラッド層、８はクラッド層７上
に形成されたｐ−ＧａＡｓのコンタクト層であり、また
８はＴｉ／Ａｕで形成されたｐ側電極、１０はＮ ｉ
／ ＡｕＧｅ ／ Ａｕで形成されたｎ側電極である。
らなる半導体基板、２は基板ｌ上に形成されたｎ−Ｇａ
Ａｓによるバッファ一層、３はバッファ一層２上に成長
されたｎ−Ａ ｆＬＧａＡｓによるクラッド層、４はク
ラッド層３上に形成されたアンドープＧａＡｓの活性層
、５は活性層４上に成長されたＰ−ＡＪＩ ＧａＡｓに
よるサブクラッド層、６はサブクラッド層５上に形成さ
れた周期構造、７は周期構造６上に成長されたｐ−Ａ
ｆＩ ＧａＡｓによるクラッド層、８はクラッド層７上
に形成されたｐ−ＧａＡｓのコンタクト層であり、また
８はＴｉ／Ａｕで形成されたｐ側電極、１０はＮ ｉ
／ ＡｕＧｅ ／ Ａｕで形成されたｎ側電極である。
しかしてこのＯＦＢ半導体レーザの場合、電極８゜１０
からの電流注入により活性層４内にホールと電子を閉じ
込めて再結合発光させ、この光波が活性層４内を進行し
て増幅される。モしてＤＦＢ半導体レーザでは、第２図
に示したように、サブクラッド層５内に結晶組成の異な
る領域が、間隔Δで規則正しく配列されているために、
前記活性層４内を進行する光波がブラッグの反射条件に
従って反射され、位相の揃った光波となってレーザ発振
する。この時、波長λＢは 入日＝ｆｆｌΔ／ ２ｎｒ（ｗ＝ １．２，３．・・・
・・・）となる、こ＼で、ｎｒはサブクラッド層５内の
実効屈折率であり、ＤＦＢ半導体レーザでは、このブラ
ッグ波長λ８の近傍で発振し、またしきい値利得が基本
モードで最小となり、高次モードになるほどしきい値利
得が高くなるために波長選択性を有し、ひとつの波長、
すなわち単一モードで動作することになる。
からの電流注入により活性層４内にホールと電子を閉じ
込めて再結合発光させ、この光波が活性層４内を進行し
て増幅される。モしてＤＦＢ半導体レーザでは、第２図
に示したように、サブクラッド層５内に結晶組成の異な
る領域が、間隔Δで規則正しく配列されているために、
前記活性層４内を進行する光波がブラッグの反射条件に
従って反射され、位相の揃った光波となってレーザ発振
する。この時、波長λＢは 入日＝ｆｆｌΔ／ ２ｎｒ（ｗ＝ １．２，３．・・・
・・・）となる、こ＼で、ｎｒはサブクラッド層５内の
実効屈折率であり、ＤＦＢ半導体レーザでは、このブラ
ッグ波長λ８の近傍で発振し、またしきい値利得が基本
モードで最小となり、高次モードになるほどしきい値利
得が高くなるために波長選択性を有し、ひとつの波長、
すなわち単一モードで動作することになる。
しかしながら、このように一種類の周期構造しか有しな
い従来のＯＦＢ半導体レーザにおいては、端面反射のな
い場合、ブラッグ波長に対して対称な二つの縦モードは
、原理的に等しい発振しきい値利得を有していることが
知られており、このために高速変調をかけたり、温度を
変化させたりしたときには、二つの縦モードで発振し易
く、動的単一モードで安定に動作させるのに問題を有す
るものであった。
い従来のＯＦＢ半導体レーザにおいては、端面反射のな
い場合、ブラッグ波長に対して対称な二つの縦モードは
、原理的に等しい発振しきい値利得を有していることが
知られており、このために高速変調をかけたり、温度を
変化させたりしたときには、二つの縦モードで発振し易
く、動的単一モードで安定に動作させるのに問題を有す
るものであった。
この発明は前記のような従来の問題点を解消するために
なされたもので、通常動作における縦モードを単一化さ
せると共に、高速変調時などにおいても安定した単一モ
ード動作の可能な半導体レーザ装置を得ることを目的と
する。
なされたもので、通常動作における縦モードを単一化さ
せると共に、高速変調時などにおいても安定した単一モ
ード動作の可能な半導体レーザ装置を得ることを目的と
する。
前記目的を達成するために、この発明に係る半導体レー
ザ装置は、活性層となる半導体層に接するクラッド層内
に、ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期構
造を形成したものである。
ザ装置は、活性層となる半導体層に接するクラッド層内
に、ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期構
造を形成したものである。
従ってこの発明では、同−素子構成内でのクラッド層内
に形成される二種類以上の周期構造のために、それぞれ
の周期構造で発振可能な波長のうち、所期の波長に一致
する波長のみが発振され、安定な単一モード動作を実現
し得るのである。
に形成される二種類以上の周期構造のために、それぞれ
の周期構造で発振可能な波長のうち、所期の波長に一致
する波長のみが発振され、安定な単一モード動作を実現
し得るのである。
以下、この発明に係る半導体レーザ装置の実施例につき
、第１図ないし第４図を参照して詳細に説明する。
、第１図ないし第４図を参照して詳細に説明する。
第１図はこの実施例を適用した半導体レーザ装置の概要
を示す断面構成図である。この第１図実施例装置におい
て前記第５図従来例装置と同一符号は同一または相当部
分を示しており、この実施例装置においては、前記活性
層へとなる半導体層に接するクラッド層内に、それぞれ
相互にピッチ間隔の異なる周期構造８ａ、８ｂを形成し
たものである。また第２図は同上装置の共振波長を示す
説明図であって、同図中、実線は周期構造をもつ同上装
置の共振波長によるしきい値利得の変化を、点線はそれ
ぞれブラッグ波長と発振モードの位置関係を示している
。
を示す断面構成図である。この第１図実施例装置におい
て前記第５図従来例装置と同一符号は同一または相当部
分を示しており、この実施例装置においては、前記活性
層へとなる半導体層に接するクラッド層内に、それぞれ
相互にピッチ間隔の異なる周期構造８ａ、８ｂを形成し
たものである。また第２図は同上装置の共振波長を示す
説明図であって、同図中、実線は周期構造をもつ同上装
置の共振波長によるしきい値利得の変化を、点線はそれ
ぞれブラッグ波長と発振モードの位置関係を示している
。
ご覧で前記周期構造８ａ、８ｂのピッチ間隔としては、
Ａ Ｉ ＧａＡｓ系半導体レーザの２次モードが発振
される２３００λ付近に設定されており、これらの周期
構造Ｂａ 、 ８ｂは、例えば２光束干渉露光法によっ
て、共振器の片側半分づ−をマスクして２回の露光を繰
り返した後、エツチングを所期通りに行なうことにより
、あるいはイオンビームなどを用いても容易に形成でき
る。
Ａ Ｉ ＧａＡｓ系半導体レーザの２次モードが発振
される２３００λ付近に設定されており、これらの周期
構造Ｂａ 、 ８ｂは、例えば２光束干渉露光法によっ
て、共振器の片側半分づ−をマスクして２回の露光を繰
り返した後、エツチングを所期通りに行なうことにより
、あるいはイオンビームなどを用いても容易に形成でき
る。
そしてこの実施例構成による半導体レーザ装設では、前
記したブラッグの反射条件に従って、周期構造８ａ、Ｅ
ｌｂにより、位相の揃った光波をそれぞれに生ずる。こ
の時１周期構造Ｂａ側でのブラッグ波長を入Ｂａ’周期
構造Ｂｂ側でのそれを入Ｂ５とし、かつそれぞれに存在
する二つの縦モードのずれをδとすると、これらを入Ｂ
ａ±δ０．入Ｂ５±６５と表わすことができる。
記したブラッグの反射条件に従って、周期構造８ａ、Ｅ
ｌｂにより、位相の揃った光波をそれぞれに生ずる。こ
の時１周期構造Ｂａ側でのブラッグ波長を入Ｂａ’周期
構造Ｂｂ側でのそれを入Ｂ５とし、かつそれぞれに存在
する二つの縦モードのずれをδとすると、これらを入Ｂ
ａ±δ０．入Ｂ５±６５と表わすことができる。
こへで今、入日ａ＜入Ｂ５であるとすると、各周期構造
８ａ 、Ｅｌｂのピッチ間隔を調整することにより、入
Ｂｂ−δ５と入Ｂａ＋δ８の波長が一致して共振するた
めに、λＢｂ−δｂ＝入日、＋６０の波長のレーザ光が
発振される。そしてこの場合、入Ｈａ＋６６の波長に相
当するレーザ光は、周期構造Ｂａ側におけるブラッグの
反射条件にあてはまらないため、こ＼に大きな損失を生
じて発振されず、またこれと同様なことが入Ｂｂ−δ、
についても生じ、結果的には、第１図実施例構成の半導
体レーザ装置の場合、単−縦モードについてのみレーザ
発振が行なわれて、たとえ高速変調時であっても安定し
た動作を得ることができるのである。
８ａ 、Ｅｌｂのピッチ間隔を調整することにより、入
Ｂｂ−δ５と入Ｂａ＋δ８の波長が一致して共振するた
めに、λＢｂ−δｂ＝入日、＋６０の波長のレーザ光が
発振される。そしてこの場合、入Ｈａ＋６６の波長に相
当するレーザ光は、周期構造Ｂａ側におけるブラッグの
反射条件にあてはまらないため、こ＼に大きな損失を生
じて発振されず、またこれと同様なことが入Ｂｂ−δ、
についても生じ、結果的には、第１図実施例構成の半導
体レーザ装置の場合、単−縦モードについてのみレーザ
発振が行なわれて、たとえ高速変調時であっても安定し
た動作を得ることができるのである。
また前記第１図実施例構成においては、同一りラッド層
内にあって、相互にピッチ間隔の異なる周期構造８ａ、
８ｂを連続して形成した場合について述べたが、第３図
に示すように、活性層４としての半導体層に接する各別
のクラッド層内に、それぞれピッチ間隔の異なる周期構
造８ｃ 、 １３ｄを形成してもよく、あるいは第４図
に示すように、同一クラッド層内であっても、接合部お
よび端面部に不連続部１１および１２．１２を配しても
同様な作用効果が得られる。
内にあって、相互にピッチ間隔の異なる周期構造８ａ、
８ｂを連続して形成した場合について述べたが、第３図
に示すように、活性層４としての半導体層に接する各別
のクラッド層内に、それぞれピッチ間隔の異なる周期構
造８ｃ 、 １３ｄを形成してもよく、あるいは第４図
に示すように、同一クラッド層内であっても、接合部お
よび端面部に不連続部１１および１２．１２を配しても
同様な作用効果が得られる。
なお、前記実施例では、ＡＪＬＧａＡａ系半導体レーザ
について述べたが、その他、 ＩｎＰ系半導体レーザな
どについても有効である。
について述べたが、その他、 ＩｎＰ系半導体レーザな
どについても有効である。
以上詳述したようにこの発明によれば、活性層としての
半導体層に接するクラッド層内にピッチ間隔の異なる二
種類以上の周期構造を形成したので、これらの各周期構
造のために、半導体レーザの単−縦モードの選択性を確
実にし得ると共に、使用時に安定なモードで動作できる
などの特長がある。
半導体層に接するクラッド層内にピッチ間隔の異なる二
種類以上の周期構造を形成したので、これらの各周期構
造のために、半導体レーザの単−縦モードの選択性を確
実にし得ると共に、使用時に安定なモードで動作できる
などの特長がある。
第４図はこの発明に係る半導体レーザ装置の一実施例に
よる概要を示す断面構成図、第２図はピッチ間隔の異な
る周期構造を有するレーザ装置の共振波長を示すための
説明図、第３図および第４図は同上装置の他の各別の実
施例による概要を示す断面構成図であり、また第５図は
同上従来例装置の概要を示す断面構成図である。 １・・・・半導体結晶基板、２・・・・バッファ一層、
３・・・・クラッド層、４・・・・活性層、５・・・・
サブクラッド層、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・・周期
構造、７・・・・クラッド層、８・・・・コンタクト層
、８．１０・・・・電極、ｌ！・・・・接合部の不連続
部、！２・・・・端面部の不連続部。 代理人 大 岩 増 雄 し之いイＬ利得
よる概要を示す断面構成図、第２図はピッチ間隔の異な
る周期構造を有するレーザ装置の共振波長を示すための
説明図、第３図および第４図は同上装置の他の各別の実
施例による概要を示す断面構成図であり、また第５図は
同上従来例装置の概要を示す断面構成図である。 １・・・・半導体結晶基板、２・・・・バッファ一層、
３・・・・クラッド層、４・・・・活性層、５・・・・
サブクラッド層、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・・周期
構造、７・・・・クラッド層、８・・・・コンタクト層
、８．１０・・・・電極、ｌ！・・・・接合部の不連続
部、！２・・・・端面部の不連続部。 代理人 大 岩 増 雄 し之いイＬ利得
Claims (4)
- （１）ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ装置にお
いて、活性層となる半導体層に接するクラッド層内に、
ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期構造を
形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）活性層となる半導体層に接する同一クラッド層内
に、ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期構
造を、連続して形成した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）活性層となる半導体層に接する各別のクラッド層
内に、ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期
構造を、各別に形成した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）活性層となる半導体層に接する同一クラッド層内
に、ピッチ間隔の異なる少なくとも二種類以上の周期構
造を、接合部および端面部の少なくとも一部に不連続部
を残して形成した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125546A JPS61283192A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125546A JPS61283192A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283192A true JPS61283192A (ja) | 1986-12-13 |
Family
ID=14912873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60125546A Pending JPS61283192A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61283192A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6175581B1 (en) | 1997-08-05 | 2001-01-16 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP60125546A patent/JPS61283192A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6175581B1 (en) | 1997-08-05 | 2001-01-16 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
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