JPS61288479A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS61288479A
JPS61288479A JP60130559A JP13055985A JPS61288479A JP S61288479 A JPS61288479 A JP S61288479A JP 60130559 A JP60130559 A JP 60130559A JP 13055985 A JP13055985 A JP 13055985A JP S61288479 A JPS61288479 A JP S61288479A
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    • 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
    • H01S5/14External cavity lasers

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は通信、計測、情報処理等種々の分野に利用され
る発振波長の安定化された半導体レーザ装置に関するも
のである。
〈従来技術〉 光通信、光計測、光情報処理等の分野における半導体レ
ーザの用途拡大とともに発振波長の安定化された半導体
レーザが必要とされる様になってきた。通常の半導体レ
ーザは温度変化や電流変化によって発振波長が連続的あ
るいは不連続に変化し、また同時に大きな光出力雑音が
発生する。この様な問題を解決するために、従来よりD
FBもしくはDBR等の回折格子型レーザ、内部反射干
渉型レーザ、複合共振器型レーザ、外部共振器型レーザ
等の波長安定化を企図したレーザ素子構造がされている
。しかし、DFB及びDBRレーザは導波路内部に回折
格子を形成しているため、優れた波長安定性を示すもの
の製造工程が煩雑であシ、また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。共振器内部
に一部実効屈折率の異なる領域を設けて内部反射を生起
させその干渉効果で縦モードの選択性を得る内部反射干
渉型レーザは再現性及び強い内部反射が得られず、十分
に実用化されるに到っていない。劈開面を介して2つの
半導体レーザを配置した構造の通称C3(cleave
d  coupled  cavity)レーザやエツ
チングにより2つの半導体レーザに分離した上記C3レ
ーザと類似の構造をもつレーザ等の謂ゆる複合共振器レ
ーザはそれぞれ独立して各半導体レーザをレーザ駆動す
ることができるため、波長を同調させることができ、発
振波長の安定性が期待されるが、その駆動方法には高度
な技術を要し、制御を行なわなければかえって、微小な
縦モード変化を生じ、光出力雑音が発生するといった欠
点がある。従来の外部共振器型半導体レーザの一例を第
2図に示す。半導体レーザ素子1けマウントベース2に
固着されており、前方発光端面よシ出射されたレーザ光
は出射窓4より外部に放射される。マウントベース2は
出射窓4と台5及び側壁6により構成されている外囲器
に固着されておシ、また外部腕3も外囲器に固着され、
レーザ素子1の後方出射光の一部が外部腕3で反射され
てレーザ素子1に帰還される。
この構成において半導体レーザ1の後方出射端、面と、
外部腕3との距離して定まる謂ゆる外部縦モードλe 
= 2L/(me+工)が生じる。このため、半導体レ
ーザーはその共振器長lで決まるレーザ縦モードλ=2
τl/mと上記外部縦モードλeの合致する(又は近似
する)利得分布のピーク近傍の縦モードでのみ安定に発
振することになる。m。
meは整数、Tは半導体レーザ導波路の実効屈折率であ
る。通常、n1=(2〜20)XLと設定される。例え
ば、1=250ptrL、 n=4.0のとき、外部共
振器長りを50μrrL〜0.5fiに設定する。良く
知られている様にレーザ縦モード間隔Δλ=λ:/2τ
lで表わされ外部モードの縦モード間隔ΔλeはΔλe
=λ/2Lで表わされる。ここでλは発6      
                         
  。
振波長である。従って上述の例ではレーザ縦モードと外
部モードの合致する縦モード間隔は7800がこの波長
差変化するまで半導体レーザーは1つ、の縦モードで安
定に発振する。
しかし、第2因の構造では半導体レーザーの端面と外部
腕3を平行に対向させるのに困難を有し、また製造工程
が複雑となる欠点を有した。
第2図の構造を改良したものとして第3図に示す如く外
部腕30代りに璧開面上にAu等の金属8を蒸着した半
導体チップ7を半導体レーザチップlの後方に配置した
構造が提案されている。この構造では外部腕として用い
たAu等の金属8によシ得られるレーザ光の反射率は、
金属の光吸収のため上限に限界があシまた酸化等により
反射率が漸次減少する場合もあった。また、外部腕とし
て用いた半導体チップは単に反射面を形成する作用のみ
を得るために設けられていた。
〈発明の目的〉 本発明は上記現状に鑑み、製造工程が簡単で、発振波長
の安定性に優れたかつレーザ光の強度を検知する機能を
有する半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
〈発明の概要〉 本発明は上述の目的を達成するために、レーザ光を反射
帰還させる外部腕として半導体レーザ素子近傍に配置さ
れる半導体レーザ駆動用のSiもしくは化合物半導体か
らなる半導体素子あるいは光検出器の機能を有する半導
体素子の劈開面を使用する。その璧開面には少なくとも
一部分に半導体レーザからのレーザ光をより良く反射さ
せるために反射率を向上させる様な誘電体からなる反射
膜の被覆を施す。これによシ、外部腕を半導体レーザ端
面と平行に配置させることが容易となシ、半導体レーザ
からの距離も正確に設定することができ、高反射率の誘
電体膜の被覆がなされている為、波長安定性の優れた種
々の機能を有する半導体レーザを簡単と製造することが
できる。
〈実施例〉 以下、本発明を第1図に示す1実施例に従って詳細に説
明する。第1図において第3図と同一の機能を有するも
のは同一符号にて記載している。
半導体レーザ素子1はp型GaAs基板11上に順次液
相エピタキシャル成長法によシ成長されたダブルへテロ
接合構造のレーザ発振用多層半導体層より形成されてい
る。即ち、多層半導体層はGaAs基板11側よシ順次
n型GaAs電流阻止層12P型GaAlAsクラッド
層13、GaAl1As活性層14、n型クラッド層1
5、n型GaAlAsキャップ層16よ構成る。また電
流阻止層12にはV字状ストライプ溝17が形成され、
この部分が電流通路となる。キャップ層16及びGaA
s1lには各々、n側電極18、p側電極19が形成さ
れている。
この半導体レーザ素子1は真空ピンセット等でマウント
ベース2の所定の位置にIn等の融着材26で固着され
ている。半導体レーザ素子1に対向して同一マウントベ
ース2上に配置される半導体チップ7は光検出器として
の機能を有し、P型GaAs層20とn型GaAs層2
1及び各層に形成されたn側電極22をp側電極23よ
シ構成される。
またその側面の1つは骨間によ膜形成された受光面24
であり、この受光面24は半導体レーザ素子1の後方の
レーザ光出射面に対面している。またその一部に電子ビ
ーム蒸着法あるいはスパッタ法によ’)A120sとa
−8i(アモルファスシリコン)の誘電体多層膜が縦長
帯状に被覆され、この誘電体多層膜でレーザ光を反射す
る反射膜25、が形成されている。
この様にして製作された半導体チップ7は半導体レーザ
素子1の後方に配置されるが、その際受光面24と半導
体レーザ素子1の光出射面との平行度を維持するため受
光面24を半導体レーザ素子1の後方レーザ光出射面と
接触させたのち、後方へ所定の距離だけ移動させてマウ
ントベース2にIn等の融着材26を介して固着される
。n側電極18.22には電流注入取出のためAu等か
ら成るリード線27.28が接続されている。後端面か
らの出射光は後端面と上述の様にして平行に対向する反
射膜9によシ効率よく反射されて半導体レーザ素子に帰
還し、波長の安定なレーザとなる。一方反射膜25の被
覆されていない面はレーザ光が半導体素子7に当るため リード線27を介してn側電極18とp側電極19から
半導体レーザ素子1に駆動電流を注入すると、注入され
た電流はGaAs基板11上から電流阻止層12の除去
されたストライプ溝17のみを電流通路として流れ、そ
の直上の活性層14内で横モードの安定なレーザ発振が
開始される。レーザ光は半導体レーザ素子1の前面方向
と後面方向の双方向へ出射されるが、後方へ出射された
光は半導体チップ7の受光面24及び反射膜25に照射
される。半導体レーザ素子工よシ出射されるレーザ光は
光軸に対して一定の拡がり角(光軸に対し片方向へ約2
0°〜25°)を有している。従って、出射面と受光面
24の距離を適当に設定することによシ、受光面24へ
照射されるレーザ光は反射膜25とその溝方向の受光面
24領域へ拡ががって存在する。反射膜25に照射され
たレーザ光光はこの面で反射され、半導体レーザ素子l
へ帰還される。反射膜25以外の受光面24へ照射され
たレーザ光は半導体チップ7で光電変換され、レーザ光
強度に対応した電気信号が半導体チップ7のリード線2
8を介して取り出される。反射膜25は反射率が高く設
定されているため反射膜25へ照射されたレーザ光は効
率良く反射されて半導体レーザ素子1へ帰還され、波長
の安定なレーザ光が半導体レーザ素子1の前面より出射
される。
半導体チップ7はこの前面からのレーザ出力光に対する
モニター用受光器となる。従って半導体チップ7からの
電気信号により半導体レーザ素子1の駆動電流を調整し
、レーザ出力強度を一定に保持するように制御すること
が可能となる。半導体チップ7の受光面24で反射膜2
5が形成されていない部分に低反射膜を被覆するとレー
ザ光が半導体チップ7内へ効率良く入射され受光感度が
向上する。尚、一般に受光素子の入射面は効率を向上さ
せるために低反射膜が被覆されることが多いが、本実施
例の場合、半導体レーザ素子1から近い距離に半導体チ
ップ7を置くことが可能であるため全面π適当な反射率
をもつ膜を被覆して、半導体レーザ素子1への帰還光を
得るとともに半導体チップ7内へもレーザ光を入射さ、
せて光検出器として機能させるようにすることもできる
。また、半導体レーザ素子1の駆動等を目的としてSi
や化合物半導体から成る集積回路素子等を半導体レーザ
素子1の近傍に配置し、これら集積回路素子の一端面を
反射鏡とする構成も可能である。
〈発明の効果〉 以上の如く、゛本発明によれば簡単に発振波長の安定化
された出力光強度検知機能を有する半導体レーザ装置を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示す半導体し=ザ装置の構
成斜視図である。第2図及び第3因は従来の半導体レー
ザ装置の構成を示す模式図である。 1・・・半導体レーザ、 2・・・マウントペース、3
・・・外部腕、 5・・・台、 7・・・半導体チップ
、8・・・反射膜、 11・・・p型GaAs基板、 
12・・・n型GaAs電流阻止層、 13・・・p型
G aAIAsクラッド層、  14−GaAlAs活
性層、15・・・n型G afil A sクラッド層
、 16・・・n型GaAlAsキャップ層、  17
・・・ストライプ溝、18.22・・・n側電極、 1
9.23・・・p側電極、 20・・・p型半導体層、
 21・・・n型半導体層、 24・・・受光面、 2
5・・・反射膜、 26・・・融着材、 27.28・
・・リード線。 代理人 弁理士  福 士 愛 彦(他2名)第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体レーザ素子の一方のレーザ光出射端面から数
    mm以内の距離を隔てて一つの側面を前記レーザ光出射
    端面と平行に対向させて固着された半導体素子を備え、
    該半導体素子の前記側面が劈開面から成りかつ少なくと
    も一部分に出射されたレーザ光を前記半導体レーザ素子
    へ帰還せしめる誘電体反射膜が被覆されていることを特
    徴とする半導体レーザ装置。 2、半導体素子が出射されたレーザ光の強度を検知する
    受光器としての機能を具備する特許請求の範囲第1項記
    載の半導体レーザ装置。
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