JPS62136891A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS62136891A JPS62136891A JP27869585A JP27869585A JPS62136891A JP S62136891 A JPS62136891 A JP S62136891A JP 27869585 A JP27869585 A JP 27869585A JP 27869585 A JP27869585 A JP 27869585A JP S62136891 A JPS62136891 A JP S62136891A
- Authority
- JP
- Japan
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- active layer
- substrate
- semiconductor laser
- internal reflection
- laser
- 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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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〉
本発明は、光通信、光計測、光情報処理システム等のコ
ヒーレント光源として用いられる内部反射干渉型の半導
体レーザ装置に関するものである。
ヒーレント光源として用いられる内部反射干渉型の半導
体レーザ装置に関するものである。
〈従来の技術〉
光通信や光情報処理システム等のコヒーレント光源とし
て半導体レーザを適用する場合、周囲温度やレーザ先出
力或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、前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になるような場合に
は、レーザ縦モード間或いはレーザ縦モードと外部モー
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
音が発生し、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
すからである。従って、従来からこの半導体レーザにお
ける発振段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。
て半導体レーザを適用する場合、周囲温度やレーザ先出
力或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、前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になるような場合に
は、レーザ縦モード間或いはレーザ縦モードと外部モー
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
音が発生し、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
すからである。従って、従来からこの半導体レーザにお
ける発振段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。
ここに代表的な例を列挙すると、第１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（
ＤＦＢ）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縦モードの安定性を有するが
、製造工程が複雑であったり、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２に、璧
開面を介して２つの半導体レーザ若しくは導波路を並置
した構造の通称Ｃ３（Ｃ１ｅａｖｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｃａｖｉｔｙ）レーザがある。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つのレーザ注入を個別に制御して幅広
い領域で縦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。このように、前記各半導体レー
ザはその製造技術或いは特性制御技術が簡便でなく、再
現性よく優れた縦モード特性を得るには至っていない。
にグレーティング（回折格子）を形成する分布帰還型（
ＤＦＢ）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縦モードの安定性を有するが
、製造工程が複雑であったり、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２に、璧
開面を介して２つの半導体レーザ若しくは導波路を並置
した構造の通称Ｃ３（Ｃ１ｅａｖｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｃａｖｉｔｙ）レーザがある。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つのレーザ注入を個別に制御して幅広
い領域で縦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。このように、前記各半導体レー
ザはその製造技術或いは特性制御技術が簡便でなく、再
現性よく優れた縦モード特性を得るには至っていない。
発振縦モード特性を改善した他のものとして、１個の半
導体レーザの導波路内部に一つまたは複数の屈折率の異
なる領域つまり反射部を形成することにより全体の導波
路を複数に分割して内部反射を生じさせ、分割された各
導波路における縮モード間の干渉効果によって縦モード
の安定化を計る内部反射干渉型レーザがある。このレー
ザは、内部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、また縦モードの安定性
にも優れる可能性がある。
導体レーザの導波路内部に一つまたは複数の屈折率の異
なる領域つまり反射部を形成することにより全体の導波
路を複数に分割して内部反射を生じさせ、分割された各
導波路における縮モード間の干渉効果によって縦モード
の安定化を計る内部反射干渉型レーザがある。このレー
ザは、内部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、また縦モードの安定性
にも優れる可能性がある。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、前記内部反射干渉型レーザは、シー・ワ
ンらによっ′て１９８２年に提案されて以来、内部の反
射部を簡便に作製するのが困難であるとともに、強い内
部反射が得られ難いため、十分に実用化されるに至って
いない。
ンらによっ′て１９８２年に提案されて以来、内部の反
射部を簡便に作製するのが困難であるとともに、強い内
部反射が得られ難いため、十分に実用化されるに至って
いない。
〈発明の目的〉
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、簡便な手法により有効な内部反射を得ることのでき
る内部反射部を備え、発振縦モードの改善された内部反
射干渉型の半導体レーザ装置を提供することを目的とす
るものである。
で、簡便な手法により有効な内部反射を得ることのでき
る内部反射部を備え、発振縦モードの改善された内部反
射干渉型の半導体レーザ装置を提供することを目的とす
るものである。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明の半導体レーザ装置は、前記目的を達成するため
に、基板の一主面上に形成したストライプ状溝の内側と
外側の間に基板による光吸収の差に基づく実効屈折率差
を作りつけた屈折率導波型半導体レーザの導波路内部に
反射領域を設けて内部反射干渉型に構成したものであっ
て、凸部を有する前記基板上に、一様な深さを有する前
記ストライプ状溝が前記凸部に対し交差して形成され、
前記基板上に成長形成された活性層における前記ストラ
イプ状溝の内、外部分に実効屈折率差を設けるとともに
、共振器内における前記活性層の前記凸部上の層厚を他
の部分より薄くして内部反射部を形成した構成を要旨と
するものである。
に、基板の一主面上に形成したストライプ状溝の内側と
外側の間に基板による光吸収の差に基づく実効屈折率差
を作りつけた屈折率導波型半導体レーザの導波路内部に
反射領域を設けて内部反射干渉型に構成したものであっ
て、凸部を有する前記基板上に、一様な深さを有する前
記ストライプ状溝が前記凸部に対し交差して形成され、
前記基板上に成長形成された活性層における前記ストラ
イプ状溝の内、外部分に実効屈折率差を設けるとともに
、共振器内における前記活性層の前記凸部上の層厚を他
の部分より薄くして内部反射部を形成した構成を要旨と
するものである。
く作用〉
前記構成としたことにより、一様な深さを有するストラ
イプ状溝を形成した基板上に活性層を含む積層構造が形
成されるものであり、ストライプ状溝の内外に作りつけ
られた実効屈折率差に基づいて出射ビームは安定な基本
横モードとなり、且つ単−縦モードとなる。更に、導波
路内に設けられた凸部での活性層厚が凸部以外の部分に
比し薄（なって有効な内部反射部を形成する。従って、
極めて簡便に内部反射部を形成することができ、周囲温
度や駆動電流の変動に際してもモードホッピングの生じ
ない安定な単−縦モード発振を得ることができる。
イプ状溝を形成した基板上に活性層を含む積層構造が形
成されるものであり、ストライプ状溝の内外に作りつけ
られた実効屈折率差に基づいて出射ビームは安定な基本
横モードとなり、且つ単−縦モードとなる。更に、導波
路内に設けられた凸部での活性層厚が凸部以外の部分に
比し薄（なって有効な内部反射部を形成する。従って、
極めて簡便に内部反射部を形成することができ、周囲温
度や駆動電流の変動に際してもモードホッピングの生じ
ない安定な単−縦モード発振を得ることができる。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を詳説する。
第１図は本発明の一実施例を示し、ｎ型ＧａＡｓ基板１
上に、第２図に示すように、＜０１）＞方向に例えば幅
が１）０ｌ１で高さが２μｍの凸部２が形成され、この
凸部２と直交する＜０１）＞方向に例えば幅が４μｍで
深さが１μｍのストライプ状溝３．４がエツチングによ
り形成されている。
上に、第２図に示すように、＜０１）＞方向に例えば幅
が１）０ｌ１で高さが２μｍの凸部２が形成され、この
凸部２と直交する＜０１）＞方向に例えば幅が４μｍで
深さが１μｍのストライプ状溝３．４がエツチングによ
り形成されている。
この基板ｌ上に、液相エピタキシャル成長法により、ｎ
型Ａ Ｉｔ Ｏ，４５Ｇ ａ □、ｓ５″Ａｓからなる
第１クラツド層５． ｐ型ＡｌａｔＪＧａａｇｙＡｓか
らなる活性層６、ｐ型Ａ ｌ ｏ、ａ！ Ｇ ａ ｏ５
ｆ Ａ Ｓからなる第２クラッド層７およびｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓからなるキャソプ層８が順次積層されてダブル
へテロ接合型のレーザ動作用多層結晶構造が作製されて
おり、ストライプ状溝３．４の直上部にのみ第２クラッ
ド層７に達する深さまでＺｎ拡散領域９を設けて通電領
域となっている。
型Ａ Ｉｔ Ｏ，４５Ｇ ａ □、ｓ５″Ａｓからなる
第１クラツド層５． ｐ型ＡｌａｔＪＧａａｇｙＡｓか
らなる活性層６、ｐ型Ａ ｌ ｏ、ａ！ Ｇ ａ ｏ５
ｆ Ａ Ｓからなる第２クラッド層７およびｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓからなるキャソプ層８が順次積層されてダブル
へテロ接合型のレーザ動作用多層結晶構造が作製されて
おり、ストライプ状溝３．４の直上部にのみ第２クラッ
ド層７に達する深さまでＺｎ拡散領域９を設けて通電領
域となっている。
第３図は、基板１上に積層構造を形成した状態において
導波路となるストライプ状溝３，４に沿った第２図のｘ
−ｘ’線の断面を示す。前述のように液相エピタキシャ
ル成長法を用いて積層することにより、活性層６は凸部
２近傍において上方に湾曲する。そのため、凸部２上に
おける活性層６は０．０５μｍとなり、他の部分の０．
１μｍの層厚に比較してその層厚が薄くなり、この共振
器方向における活性層６の層厚の変化によって実効屈折
率に差異が生じ、これに基づいて活性層６を伝播するレ
ーザ光は、その一部が凸部近傍において反射される。従
って、第３図に示すように、共振器長しの全共振器は、
凸部２によって７！１と７！２の共振長をそれぞれ有す
る２つの内部共振器に分離されることになり、前述の内
部反射干渉型半導体レーザが形成される。この内部反射
干渉型半導体レーザは、強い縦モードの選択性を有する
ため、安定な縦モード特性を有し、周囲温度が１５°Ｃ
変化してもモードホッピングが発生せず、同一の単−箱
モードで広い温度範囲にわたって安定に発振する。
導波路となるストライプ状溝３，４に沿った第２図のｘ
−ｘ’線の断面を示す。前述のように液相エピタキシャ
ル成長法を用いて積層することにより、活性層６は凸部
２近傍において上方に湾曲する。そのため、凸部２上に
おける活性層６は０．０５μｍとなり、他の部分の０．
１μｍの層厚に比較してその層厚が薄くなり、この共振
器方向における活性層６の層厚の変化によって実効屈折
率に差異が生じ、これに基づいて活性層６を伝播するレ
ーザ光は、その一部が凸部近傍において反射される。従
って、第３図に示すように、共振器長しの全共振器は、
凸部２によって７！１と７！２の共振長をそれぞれ有す
る２つの内部共振器に分離されることになり、前述の内
部反射干渉型半導体レーザが形成される。この内部反射
干渉型半導体レーザは、強い縦モードの選択性を有する
ため、安定な縦モード特性を有し、周囲温度が１５°Ｃ
変化してもモードホッピングが発生せず、同一の単−箱
モードで広い温度範囲にわたって安定に発振する。
第４図は内部電流狭窄機能を有する他の実施例を示し、
凸部１０を有するｐ型ＧａＡｓからなる基板１）上に、
ｎ型Ｑａ、４．ｓからなる電流阻止用の電流狭窄層１２
が０．８μｍの厚さに重畳成長され、その上に電流通路
として作用するストライプ状溝１３を幅が４μｍで深さ
が１μｍとなるよう形成して、その底部が基板１）に達
するようにする。次いで、液相エピタキシャル成長法に
よりｐ型、Ａ ｅ Ｏ，４！； Ｇ ａ ｏ、６（Ａ
Ｓからなる第１クラッド層１４、ｐ型Ａ ｌ Ｏ，／Ｊ
Ｇ ａ ｏ、ｅ７ Ａ Ｓからなる活性層１５、ｎ型
Ａ Ｉ！、ａ４ｓ Ｇ ａ ｏ、ｒｔＡ ｓからなる第
２クラッド層１６およびｎ型Ｇ ａ Ａ ｓからなるキ
ャップ層１７を順次積層して作製されている。このレー
ザも、前記実施例と同様に、安定な単−縮モード発振特
性を有し、１５°Ｃの周囲温度変化に対してもモードホ
ッピングが生じない。
凸部１０を有するｐ型ＧａＡｓからなる基板１）上に、
ｎ型Ｑａ、４．ｓからなる電流阻止用の電流狭窄層１２
が０．８μｍの厚さに重畳成長され、その上に電流通路
として作用するストライプ状溝１３を幅が４μｍで深さ
が１μｍとなるよう形成して、その底部が基板１）に達
するようにする。次いで、液相エピタキシャル成長法に
よりｐ型、Ａ ｅ Ｏ，４！； Ｇ ａ ｏ、６（Ａ
Ｓからなる第１クラッド層１４、ｐ型Ａ ｌ Ｏ，／Ｊ
Ｇ ａ ｏ、ｅ７ Ａ Ｓからなる活性層１５、ｎ型
Ａ Ｉ！、ａ４ｓ Ｇ ａ ｏ、ｒｔＡ ｓからなる第
２クラッド層１６およびｎ型Ｇ ａ Ａ ｓからなるキ
ャップ層１７を順次積層して作製されている。このレー
ザも、前記実施例と同様に、安定な単−縮モード発振特
性を有し、１５°Ｃの周囲温度変化に対してもモードホ
ッピングが生じない。
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、請
求の範囲に基づいて種々の実施態様が考えられるのは勿
論であり、例えば、前記実施例ではＡｊ２ＧａＡｓ系可
視光半導体レーザについて説明したが、本発明は半導体
レーザ素子の構成材料に対し限定を加えるものではなく
、また内部電流狭窄手段においても第４図の実施例に限
定されるものではない。
求の範囲に基づいて種々の実施態様が考えられるのは勿
論であり、例えば、前記実施例ではＡｊ２ＧａＡｓ系可
視光半導体レーザについて説明したが、本発明は半導体
レーザ素子の構成材料に対し限定を加えるものではなく
、また内部電流狭窄手段においても第４図の実施例に限
定されるものではない。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置による
と、屈折率導波型半導体レーザの導波路内部に反射領域
を設けて内部反射干渉型に構成するものであって、反射
領域の形成手段として、凸部を有する基板上にこの凸部
を横切るように一様な深さを有するストライプ状溝を形
成した後に、活性層を含む積層構造を形成することによ
り、ストライプ状導波路において凸部の活性層を他の部
分より薄くするようにしたので、反射効率の高い内部反
射干渉型レーザを極めて簡易な構成により得られる利点
がある。
と、屈折率導波型半導体レーザの導波路内部に反射領域
を設けて内部反射干渉型に構成するものであって、反射
領域の形成手段として、凸部を有する基板上にこの凸部
を横切るように一様な深さを有するストライプ状溝を形
成した後に、活性層を含む積層構造を形成することによ
り、ストライプ状導波路において凸部の活性層を他の部
分より薄くするようにしたので、反射効率の高い内部反
射干渉型レーザを極めて簡易な構成により得られる利点
がある。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例の斜視図
、第２図は第１図の基板の斜視図、第３図は第１図の基
板上にレーザ動作用多結晶を形成した時のｘ−ｘ’線断
面図、第４図は本発明の他の実施例の斜視図である。 １．１）・・・基板 ２．１０・・・凸部 ３．４．１５・・・ストライプ状溝 ６．１５・・・活性層 特許出願人 シャープ株式会社 代 理 人 弁理士 西１）新 第１図 第３図 第４図
、第２図は第１図の基板の斜視図、第３図は第１図の基
板上にレーザ動作用多結晶を形成した時のｘ−ｘ’線断
面図、第４図は本発明の他の実施例の斜視図である。 １．１）・・・基板 ２．１０・・・凸部 ３．４．１５・・・ストライプ状溝 ６．１５・・・活性層 特許出願人 シャープ株式会社 代 理 人 弁理士 西１）新 第１図 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）基板の一主面上に形成したストライプ状溝の内側
と外側との間に基板による光吸収の差に基づく実効屈折
率差を作りつけた屈折率導波型半導体レーザの導波路内
部に反射領域を設けて内部反射干渉型に構成したもので
あって、凸部を有する前記基板上に、一様な深さを有す
る前記ストライプ状溝が前記凸部に対し交差して形成さ
れ、前記基板上に成長形成された活性層における前記ス
トライプ状溝の内、外部分に実効屈折率の差を設けると
ともに、共振器内における前記活性層の前記凸部上の層
厚を他の部分の層厚より薄くして内部反射部を形成した
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）ストライプ状溝が内部電流狭窄機能を備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体レー
ザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27869585A JPS62136891A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27869585A JPS62136891A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136891A true JPS62136891A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17600889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27869585A Pending JPS62136891A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136891A (ja) |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27869585A patent/JPS62136891A/ja active Pending
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