JPS62104094A - インコヒ−レント半導体レ−ザ素子 - Google Patents

インコヒ−レント半導体レ−ザ素子

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JPS62104094A
JPS62104094A JP24509785A JP24509785A JPS62104094A JP S62104094 A JPS62104094 A JP S62104094A JP 24509785 A JP24509785 A JP 24509785A JP 24509785 A JP24509785 A JP 24509785A JP S62104094 A JPS62104094 A JP S62104094A
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semiconductor laser
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Saburo Yamamoto
三郎 山本
Osamu Yamamoto
修 山本
Nobuyuki Miyauchi
宮内 伸幸
Hiroshi Hayashi
寛 林
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は素子自体に自励共振を生起せしめることにより
、コヒーレント(可干渉)長を短縮し、戻り光誘起雑音
等の発生を防止したインコヒーレント半導体レーザ素子
に関するものである。
〈従来技術とその問題点〉 光通信、光計測、光情報処理等への半導体レーザの用途
拡大に伴って、コヒーレント(可干渉)長の十分に長い
半導体レーザが要求される反面、逆にコヒーレント長の
十分に短い半導体レーザも必要とされるようになった。
軸モード幅が0.003A(+OOMHz)以下の狭い
ものはコヒーレント長が2m以上と非常に長いが、素子
自体の出力光が光学系から帰還されることにより戻り光
誘起雑音が発生し易くなる。従って、このような半導体
レーザをビデオディスク、アナログ光通信あるいはファ
イバージャイロ等の光源として使用した場合、画像や信
号が乱れ易くなる。一方、軸モード幅が0、IA(3G
Hz) 以上の広いものはコヒーレント長が6cm以下
に短縮されるがこのようなインコヒーレント半導体レー
ザ素子を使用すれば安定した画像や信号が得られること
が確かめられている。
コヒーレント長を短くするには軸モードをマルチモード
化する方式もあるが、レーザ素子自体の雑音が大きくな
り望ましくない。しかしながら、マルチモード化すると
同時に一本毎の軸モード幅を広くすれば、レーザ自体の
雑音を大きくすることなくコヒーレント長を短かくする
ことができることが判明した。このような軸モードの幅
の広い半導体レーザを実現する手段の一つとして光導波
路の一部に可飽和吸収領域を導入する方式がある。
この領域では光が強くなると吸収が減る関係にあり、ま
た光とキャリアの立上がりには時間遅れがあるため、こ
れらの吸収及び光とキャリアの相互作用により数GHz
の光強度のパルス状振動が起こる。これは自励共振と称
されている。この自励共振により、変調を受けて、軸モ
ードが幅広化することとなる。このような半導体レーザ
を製作するには可飽和吸収領域に流す電流値を適当に選
択する必要がある。
〈発明の目的〉 本発明は可飽和吸収領域へ流す電流値の最適な範囲を与
えることにより、インコヒーレント半導体レーザを再現
性良く製造することのできる半導体レーザ素子の構造を
提供することを目的とする。
〈実施例〉 第1図(8)03)(C)は本発明の1実施例を示す半
導体レーザの構成図であり、第1図(3)は平面図、第
1図03)はx−x’断面図、第1図(C)はY−Y’
断面図である。レーザ発振動作部となる共振器長し1を
有する光導波路1が素子内部に設けられており、この光
導波路1は中央部の長さしgの可飽和吸収領域2とこれ
に続く両端の主領域3との連結体から成る。これらは浅
い溝4の部分で分離される。この溝4に連結されかつ光
導波路lと平行に深い溝5が形成されている。光導波路
l及び溝4,5を内設する半導体レーザ素子はp−半導
体基板6上にキャリア閉じ込め用のp−クラツド層7レ
ーザ発振用のp(又はnもしくはノンドープ)活性層8
、同じくキャリア閉じ込め用のn−クラッド層9を順次
積層してダブルへテロ接合構造とし、この上にオーミッ
クコンタクトを得るためのn−キャップ層10を堆積し
た多層結晶構造から成り、キャップ層10及び半導体基
板6には外部回路に接続されたn側電極11及びn側電
極12がそれぞれ装着されている。また電流狭窄のため
のストライブ構造として、半導体基板6とp−クラッド
層7の間にn−電流阻止層13を介在させ、この電流阻
止層13を7字溝によってストライブ状に半導体基板6
上から除去することにより電流通路を開通させた周知の
VSIS(V−channeled Sub −5tr
ate Inner 5tripe)型内部ストライブ
構造が構成されている。レーザ発振動作部となり両端の
共振端面よりレーザ光を放射する光導波路1は上記7字
溝の直上の活性層8に対応し、溝4は第1図(B)で示
されるように光導波路lの直上でn側電極11表面より
キャップ層10を貫通してn −クラッド層9の界面に
達する浅い2つの領域で構成され、溝5は第1図C)で
示されるように光導波路lの側方でn側電極11表面よ
り活性層8を貫通してp−クラッド層9と電流阻止層1
3の接合界面に達する深い3つの領域で構成され、この
3つの領域は共振端面と溝4を結ぶ領域2つと溝4相互
間を結ぶ領域1つが光導波路1に対して千鳥状に配列さ
れている。以上より光導波路lの可飽和吸収領域2と主
領域3が溝4の活性層8とn −クラッド層9によって
接続され、溝5によって活性層8及びn−クラッド層9
は分離されることとなる。可飽和吸収領域2と主領域3
の接続部の結合抵抗Rhは大きいことが望ましい。
第2図は第1図に示す半導体レーザ素子の等価回路図で
ある。R3は電極+1.12と素子間の接触抵抗、Rh
は上記結合抵抗、a、bはそれぞれ可飽和吸収領域2と
主領域3の電極端子、Cは基板6側の共通端子である。
この半導体レーザ素子は三端子形ステムにマウントされ
る。端子aは分流抵抗Rgを外付けすることにより、全
電流Itを可飽和吸収領域2と主領域3へそれぞれIg
It−1gと分流することができる。従って、分流抵抗
Rgをステム内に取り付ければ、二端子形ステムを使用
することもできる。抵抗Rgを変化させることにより、
電流比Ig/Itを変化させた場合の発振軸モードを測
定したところ、 を満足するときに自励共振が生じスペクトル幅が0.2
A〜2Aと拡がることを見出した。これをコヒーレント
長に換算すると3備〜0.3側のかなり短い値となる。
発振閾値電流rthはI g/ I t =Lg /L
tのとき最小となるが、(l)式の範囲ではそれよりも
5〜15mA増加するのみであり、発振閾値電流の増大
はほとんど影響を与えない。Ig/It<o、o+にす
ると可飽和吸収領域2は完全な吸収領域となリレーザ発
振は起らない。
第3図(3)(B)(C)は本発明の他の実施例を示す
半導体レーザの構成図であり、第3図囚は平面図、第3
図(B)ハX−X’断面図、第3図(C)ハY−Y’断
面図である。図中第1図と同一符号は同一内容を示す。
また、第4図は第3図の半導体レーザの等価回路図であ
る。本実施例では外付けの抵抗Rgをレーザ素子内に抵
抗ブリッジ14として作り込んだ構造を有する。可飽和
吸収領域2へは幅が狭くて長く形成されたn−クラッド
層9の抵抗ブリッジ14を通して電流が供給される。抵
抗ブリッジ14は溝4と同じ深さのn−クラツド層9界
面に達する溝から成るものであり、その抵抗R9はその
幅と長さ及びn−クラッド層9の厚さを制御することに
より適宜作り込むことができる。上述の+1)式で示す
電流比にするためには、抵抗Rgはにすればよい。この
半導体レーザは可飽和吸収領域2と主領域3へ電流を供
給するためのワイヤ15.16をステムの同一端子ヘボ
ンディングすれば、通常の二端子形ステムを使用するこ
とができる。
上記各実施例の具体的な材料としては半導体基板6にp
−GaAs基板、電流阻止層13にn−GaAs、p−
クラッド層7にp−Ga0,5A40,5AS S活性
層8にGa□、85Af1.0,15As % n−ク
ラッド層9にn −Gao、5A40,5As、キャッ
プ層1oにn−GaAsSn側電極11にAu−Ge/
An、p側電極12にAu−Znを使用している。また
導波路1は[,1=250μm 、 L!J=50μm
とした。この場合、+11式を満足させるためにはo、
ol<Xg/I(<o、+a の範囲に設定する。
第5図は第1図に示す半導体レーザにおいて外付は抵抗
Rを変化させて、Xg/Itを変化させた場合の光出力
3mWでの軸モード幅変化を測定した結果を示す特性図
である。Ig/It=0.02〜0.13の範囲で軸モ
ード幅が2〜0.2Aと連続的に変化している。尚、こ
の素子の発振波長λは780nm。
結合抵抗Rhは500SLであり、電極の接触抵抗R5
は5qであった。
第6図はIg/Itの値を0 、0.05 、0.2と
した場合のI−L特性を示す特性図である。Ig/It
>0、Olでは、双安定状態が現われないのが特徴であ
る。
次に、第3図に示す二極形半導体レーザにおいて抵抗ブ
リッジ14の幅を7μm、長さを10μm。
n−クラッド層9の厚さを2μmとしたとき、その抵抗
Rgは1509となった。この半導体レーザ素子の閾値
電流は65mAであり、光出力3mWで軸モード幅が2
Aに拡大されたマルチモード発振が得られた。その発振
スペクトルを第7図(ト)に示す。また第7図CB)に
その1本の軸モードの拡大図を示す。
上記実施例はGaAs−GaAnAs系半導体レーザを
使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく 、InGaAsP系やその他の材
料の半導体レーザにも適用される。光導波路の構造もV
SIS型に限されず、他の種々の光導波路構造が実施に
供される。また可飽和吸収領域の位置や長さ等の条件に
ついても上記実施例に限定されるものではない。
〈発明の効果〉 以上詳説した如く、本発明は導波路の一部に形成した可
飽和吸収領域へ流す電流を外付けあるいは作りつけの分
流抵抗により制御することによりインコヒーレント半導
体レーザを実現したものである。本発明の半導体レーザ
をビデオディスク。
アナログ光通信、ファイバージャイロ等の光源として使
用した場合、戻り光により雑音が発生しないので安定し
た画像や信号が得られ、産業上極めて有用な発明である
【図面の簡単な説明】
第1図(3)03)(C)は本発明の1実施例を示す三
端子型インコヒーレント半導体レーザの平Q、X−X’
断面図及びY−Y’断面図である。 第2図は第1図に示す半導体レーザの等価回路図である
。 第3図(A)CB)(C)は本発明の他の実施例を示す
二端子型インコヒーレント半導体レーザの平面図、X−
X′断面図及びY−Y’断面図である。 第4図は第3図に示す半導体レーザの等価回路図である
。 第5図は軸モード幅のIg/It依存性を示す特性図で
ある。 第6図はIg/■tを変化させた場合のI−L特性図で
ある。 第7図(A)03)は光出力3mWのときの第3図に示
す半導体レーザの発振スペクトル図である。 1:光導波路、2:可飽和吸収領域、3:主領域、4,
5:溝、6:半導体基板、7,9:クラッド層、8:活
性層、10:キャップ層−%I+、+2=電極、13:
電流阻止層、14:抵抗ブリッジ代理人 弁理士 福 
士 愛 彦(他2名)(B)(の 第1図 第2 図 第4図 γ“ (A) (B)                      
               (、Cン第3図 oIIr

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、レーザ発振用共振器導波路をレーザ出力のための主
    領域と光吸収機能を有する可飽和吸収領域の連結体で構
    成して成る半導体レーザ素子において、注入される全電
    流I_tに対する前記可飽和吸収領域に流れる電流I_
    gの比を 0.01<I_g/I_t/(2/3)(L_g/L_
    t)(L_g:可飽和吸収領域の共振長、L_t:導波
    路の全共振長)の範囲に設定する分流供給手段を付与し
    たことを特徴とするインコヒーレント半導体レーザ素子
    。 2、分流供給手段を分流抵抗で構成した特許請求の範囲
    第1項記載のインコヒーレント半導体レーザ素子。
JP24509785A 1985-10-30 1985-10-30 インコヒ−レント半導体レ−ザ素子 Granted JPS62104094A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24509785A JPS62104094A (ja) 1985-10-30 1985-10-30 インコヒ−レント半導体レ−ザ素子
US06/923,953 US4791636A (en) 1985-10-30 1986-10-28 Semiconductor laser device and a method for driving the same
DE8686308432T DE3685801T2 (de) 1985-10-30 1986-10-29 Halbleiterlaservorrichtung und verfahren zu deren steuerung.
EP86308432A EP0222554B1 (en) 1985-10-30 1986-10-29 A semiconductor laser device and a method for driving the same

Applications Claiming Priority (1)

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JPH0455357B2 JPH0455357B2 (ja) 1992-09-03

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5280791A (en) * 1975-12-24 1977-07-06 Ibm Qqswitching injection laser

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5280791A (en) * 1975-12-24 1977-07-06 Ibm Qqswitching injection laser

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JPH0455357B2 (ja) 1992-09-03

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