JPS61296787A - 干渉型半導体レーザ装置 - Google Patents

干渉型半導体レーザ装置

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JPS61296787A
JPS61296787A JP14133785A JP14133785A JPS61296787A JP S61296787 A JPS61296787 A JP S61296787A JP 14133785 A JP14133785 A JP 14133785A JP 14133785 A JP14133785 A JP 14133785A JP S61296787 A JPS61296787 A JP S61296787A
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resonator
laser
semiconductor laser
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laser device
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Kaneki Matsui
完益 松井
Mototaka Tanetani
元隆 種谷
Akihiro Matsumoto
晃広 松本
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Sharp Corp
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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、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力・
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し、帰還光の半導体レーザへ
の再入射を防ぐとともにレーザ発振部の内部光密度を上
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。これらの半導
体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、半導体レーザの材質によっては製作そのも
の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C3
(C1eaved  Coupled  Cav:it
y )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Iりまたは複数の反
射部を形成することによシ全体の導波路を複数に分割し
1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I EEE 、ジャーナル
、オブ、カンタムエレクトロニクス1982年Q E 
−18巻%4号%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先導波路構造に関するもの
であわ、簡便な手法によって安定な複合共振器を同一基
板内に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。
〈発明の概要〉 本発明の複合共振器型半導体レーザ装置は、基板上に形
成した電流挾窄用チャンネル内側とチャンネル外側との
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
内に作り付けた屈折率導波型構造において、少なくとも
1ケ所からなめらかに分岐された導波路を有し、その導
波路の終端fこ基板上に形成されたチャンネルの内側と
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
によって共振器面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、同一素子基板内に極めて簡単にかつ確実
に複数のレーザ共振器を形成することができ1発振軸モ
ードの安定な干渉型半導体レーザが得られる。
〈実施例〉 第1図は本発明の一実施例を示す複合共振器−半導体レ
ーザ素子の構成斜視図である。また第2図は第1図のA
−A’断面を示す断面図である。
p−GaAs基板(11)上にn−GaAsから成る電
流阻止層(12)を堆積し、電流阻止層(12〕表面上
りGaAs基板(11)に達するV字状のストライプ溝
をエツチング加工することにより電流通路を開通させる
。即ち、ストライプ溝により電流阻止層(12)が基板
(11)から除去された部分のみに電流が流れるストラ
イプ構造が形成される。この上に順次液相エピタキシャ
ル成長法を用いてp  G a 1− y AノyA5
からなるクラッド層(13)、p−(もしくはnまたは
ノンドープ)Gax−xAノXASから成る活性層(1
4)。
n  G a 1−y AノyA5から成るクラッド層
(15)、n−GaAsから成るキャップ層(16)が
積層され活性層(14)に屈折率分布が付与されたレー
ザ発振用ダブルへテロ接合型多層結晶構造が構成されて
いる。また、液晶比はx−0,05、y=0.3に設定
する。GaAs基板(11)の裏面にはAu−Znを蒸
着した後、加熱合金化して得られるn側電極(17)、
キ+7プ層(16)上にはAu−Ge−Niを蒸着した
後、加熱合金化して得られるn側電極(18)がそれぞ
れ蒸着形成されている。上記構造に於いて、ストライプ
溝は結晶の対向する両端面を結ぶほぼ直線状の溝から成
る主チャネル部19と該主チャネル部19の途中よシな
めらかに屈曲して分岐された直線状及び曲線状の溝から
成る副チャネル部22で構成される。この分岐された溝
即ち副チャネル部22は結晶端面まで延展されることな
く途中で消滅している。
各溝に対応する直上の活性層(14)の領域がレーザ動
作用導波路となり、各溝の端面即ち主チャネル部I9の
両端臂開面と副チャネル部22の終端面が共振面となる
。この際、分岐された副チャネル部22が主チャネル部
19に近接して形成された場合には、2つの溝によって
形成される導波路間で光学的結合が生じ、横モードが結
合されることとなる。この結果、この光学的結合が生じ
ている領域では互いのレーザ光の間に位相同期状態が形
成されることになる。一方、2つの導波路が十分離れて
いる場合には導波路間の光学的結合が得られず互いの横
モードは個別の溝によって決定され、互いに影響を受け
ない。
以上のように、光学的結合の有無によって主チャネル部
19と副チャネル幅22で決定される2つの導波路の横
モード状態が変動するが、いずれの場合においても、分
岐された導波路によって定まる共振器が内部に形成され
る。即ち、副チャネル部22の終端部では、溝の内側と
外側との間で基板の光吸収に基く実効屈折率差(Δn)
が生じこの(Δn)をストライプ溝外における下部クラ
ッド層厚d(平坦部)に対して示すと第3図の如くとな
る。いま溝深さを1μmmdを0.1μm、活性層(1
4)の厚さを0.08μmとすると、ストライプ溝部と
それ以外の領域との間に約1×10″のΔnが生じ、こ
の実効屈折率差によってレーザ光の反射が生じ共振面が
形成される。即ち、対向する共振面(20)(21)と
ストライプ溝に対応した導波路によって共振器長ノlの
第1のレーザ共振器(19’)が構成される。また、分
岐されたストライプの溝の副チャネル部(22)に対応
して活性層(14)内で導波路を有する共振器長i2の
第2のレーザ共振器(22’)が形成される。この第2
のレーザ共振器(22’)は一方の共振面を上記第1の
共振器(19’)の共振面(20)と共有しまたこの共
振面(20)よりストライプ溝が分岐される位置まで導
波路を第1のレーザ共振器(19’)と共有している。
他方の共振面(23)は副チャネル部(22)の端部が
位置する面で結晶内部に形成される。以上の結果、2つ
のノ、及びノ2なる長さの共振器が形成され、これらの
干渉効果により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1のレーザ共振器長ノ、を250
μm。
第2のレーザ共振器長ノ2を220μmとした干渉型レ
ーザは発振閾値電流60〜70mAで発振し、軸モード
の温度変化は第4図に示すように22℃から38℃まで
の16℃の間モードジャンプを生じることなく安定であ
った。
このように基板上にチャネルを形成する際に。
その一部から分岐されたチャネル部を付加するのみで非
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1本発明は光の吸収の差によって導波路を形成する
構造の半導体レーザに対して一般的に適用可能な技術で
あり、第5図に示す如<MBE成長あるいはMOCVD
成長法を用いて製作可能な半導体レーザ素子にも適用で
き、ストライプ溝の形状も第6図(Alβ)(C)に示
す様な種々の形状とすることができる。
第5図に示すレーザ素子構造はn−GaAs基板51上
にn−GaAj?As第1クラッド層52、GaAノA
s活性層5:Lp−GaAノAs第2クラッド層54に
順次エピタキシャル成長させ、この上にn−GaAs電
流阻止層55を重畳させ力・つ、ストライプ溝を形成し
て主チャネル部と副チャネル部を形成し、さらにp−G
aAノAs第3クラッド層56を積層して主副チャネル
部を埋設しP −GaAs層57を堆積した構造を有す
る。尚、キャツプ層57上にはn側電極58.GaAs
基板51にはn側電極59が形成されている。主チャネ
ル部より分岐される副チャネル部は一木に限定されず、
2本以上の多数分岐構造として主チャネル部に副チャネ
ル部を並設するようにしても良い。
上記実施例はGaAs−GaAlAs系につめて説明し
たが本発明はGaAs−GaA、#As系の半導体レー
ザのみならずInp−1nGaP系その他の材料によっ
て構成される半導体レーザにも適用可能である。
〈発明の効果〉 以上詳説した如く本発明によれば、従来の干渉型レーザ
装置で問題となっていた内部共振面の形成を簡単にかつ
確実に形成することができるため生産性の高い干渉型半
導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る干渉型レーザの一実施例を示す構
成斜視図である。 第2図は第1図のA−A’断面図である。 第3図は実効屈折差の下部クラッド層厚(d)依存性を
示す説明図である。 第4図は第1図に示す干渉型レーザの発振波長(軸モー
ド)の温度依存性を示す特性図である。 第5図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザの断面
図である。 第6図は本発明に係るチャネル部の他の溝構造(導波路
構造)を示す構成図である。 11 ・p −G aAs基板。 I2・・・n−GaAs電流阻止層 13・・・p−GaAノAs第1クラッド層14・・・
GaAノAs活性層 15・・・n−GaAノAs第2クラッド層16・・・
n−GaAsキャップ層 17・・・n側電極 18・・・n側電極 I9・・・主チャネル部 20.21.23・・・共振面 22・・・副チャネル部 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)d  (7
yn) 第3図 第イ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ストライプ状のチャンネル内側と外側との間に光吸
    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、対向する両劈開端面間を連結
    する第1のレーザ共振器と、該第1のレーザ共振器の一
    部と片端部を共有し途中分岐された第2の共振器とを具
    備して成り、該第2のレーザ共振器の他方の端面が光吸
    収の差に基く実効屈折率差によって形成されていること
    を特徴とする複合共振器型半導体レーザ装置。 2、第1のレーザ共振器と第2のレーザ共振器の分岐導
    波路部が互いに光学的に結合していない特許請求の範囲
    第1項記載の複合共振器型半導体レーザ装置。 3、第1のレーザ共振器と第2のレーザ共振器の分岐導
    波路部が互いに光学的に結合している特許請求の範囲第
    1項記載の複合共振器型半導体レーザ装置。 4、途中分岐された多数のレーザ共振器を有する特許請
    求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の複合共振器型
    半導体レーザ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58206183A (ja) * 1982-05-27 1983-12-01 Agency Of Ind Science & Technol 半導体レ−ザ装置

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