JPS62136892A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS62136892A JPS62136892A JP27869685A JP27869685A JPS62136892A JP S62136892 A JPS62136892 A JP S62136892A JP 27869685 A JP27869685 A JP 27869685A JP 27869685 A JP27869685 A JP 27869685A JP S62136892 A JPS62136892 A JP S62136892A
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- Japan
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- mode
- semiconductor laser
- internal
- layer
- internal reflection
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- 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、周囲温度やレーザ光出
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
ける発振縦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、周囲温度やレーザ光出
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
ける発振縦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、
襞開面を介して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Ｃ’ （Ｃ１ｅａｖｅｄ Ｃｏｕｐ
ｌｅｄＣａｖｉｔｙ）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１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、再現性よく優れた瑠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、
襞開面を介して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Ｃ’ （Ｃ１ｅａｖｅｄ Ｃｏｕｐ
ｌｅｄＣａｖｉｔｙ）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１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、再現性よく優れた瑠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
導波路における縦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！！
！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
導波路における縦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！！
！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〉
ところで、前述の内部反射部を作製するには、導波路内
部に実効屈折率の異なる領域を形成すればよく、例えば
、局所的に活性層厚が異なる領域を設けることにより、
この領域が内部反射部として有効に作用することが、本
願と同一出願人により既に正順され明らかになっている
。このような活性層厚の違いに基づく内部反射部は、有
効な反射部として作用する反面、内部反射部の近傍にお
いて活性層の共振器方向への湾曲を伴うために、横モー
ドの乱れが生じ易い問題がある。例えば、内部反射干渉
型レーザとして、第１図に示すＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａｎ
ｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ １ｎｎｅｒ ５ｔｒ
ｉｐｅ）タイプの半導体レーザ素子１について説明する
と、この素子１は、活性Ｎ２の導波路途中における一部
を下方に湾曲させてこの部分の活性層厚を他の部分に比
べて厚（することにより、内部反射部３を形成し、全共
１辰器長りを部分した７！１と！！２の内部共振器長を
有する二つの内部共振器を備える。ここでＮ ｌ ＞＞
Ｉ１２の関係にある。このレーザ素子Ｉの二つの結晶端
面４，５からそれぞれ出射されるレーザ光の接合に対し
垂直方向の遠視群像は、それぞれ第４図（ａ）、 （ｂ
）図に示すようになる。同図から明らかなように、内部
反射部３から遠い端面４から出射されるレーザ光は、大
きな内部共振器長１１を有する内部共振器を導波してく
る間に、内部反射部３の近傍で乱れた横モードが修正さ
れて同（８１図に示すような単峰の遠視野像を呈するの
に対し、内部反射部３から近い端面５から出射されるレ
ーザ光は、乱れを十分に修正できないままに同ｆｂ１図
に示すような双峰または多峰の遠視野像を呈し、実用上
、レンズ等で結合する際に結合効率が悪く、安定な単一
スポットを得られない問題がある。
部に実効屈折率の異なる領域を形成すればよく、例えば
、局所的に活性層厚が異なる領域を設けることにより、
この領域が内部反射部として有効に作用することが、本
願と同一出願人により既に正順され明らかになっている
。このような活性層厚の違いに基づく内部反射部は、有
効な反射部として作用する反面、内部反射部の近傍にお
いて活性層の共振器方向への湾曲を伴うために、横モー
ドの乱れが生じ易い問題がある。例えば、内部反射干渉
型レーザとして、第１図に示すＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａｎ
ｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ １ｎｎｅｒ ５ｔｒ
ｉｐｅ）タイプの半導体レーザ素子１について説明する
と、この素子１は、活性Ｎ２の導波路途中における一部
を下方に湾曲させてこの部分の活性層厚を他の部分に比
べて厚（することにより、内部反射部３を形成し、全共
１辰器長りを部分した７！１と！！２の内部共振器長を
有する二つの内部共振器を備える。ここでＮ ｌ ＞＞
Ｉ１２の関係にある。このレーザ素子Ｉの二つの結晶端
面４，５からそれぞれ出射されるレーザ光の接合に対し
垂直方向の遠視群像は、それぞれ第４図（ａ）、 （ｂ
）図に示すようになる。同図から明らかなように、内部
反射部３から遠い端面４から出射されるレーザ光は、大
きな内部共振器長１１を有する内部共振器を導波してく
る間に、内部反射部３の近傍で乱れた横モードが修正さ
れて同（８１図に示すような単峰の遠視野像を呈するの
に対し、内部反射部３から近い端面５から出射されるレ
ーザ光は、乱れを十分に修正できないままに同ｆｂ１図
に示すような双峰または多峰の遠視野像を呈し、実用上
、レンズ等で結合する際に結合効率が悪く、安定な単一
スポットを得られない問題がある。
〈発明の目的〉
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、内
部反射干渉型の半導体レーザ装置において安定した単−
纒モード特性を得られると同時に出射レーザ光の横モー
ドを安定な基本横モードとし、実用上支障のない半導体
レーザ装置を提供することを目的とするものである。
部反射干渉型の半導体レーザ装置において安定した単−
纒モード特性を得られると同時に出射レーザ光の横モー
ドを安定な基本横モードとし、実用上支障のない半導体
レーザ装置を提供することを目的とするものである。
く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、二つの結晶端面と結晶内部の導波路内に実効屈折率
の異なる領域からなる内部反射部とを備え複数の内部共
振器を有する半導体レーザ素子を具備した内部反射干渉
型の半導体レーザ装置において、前記内部反射部からの
内部共振器長が大きい方の前記結晶端面をレーザ光の主
出射端面とした構成を要旨とするものである。
に、二つの結晶端面と結晶内部の導波路内に実効屈折率
の異なる領域からなる内部反射部とを備え複数の内部共
振器を有する半導体レーザ素子を具備した内部反射干渉
型の半導体レーザ装置において、前記内部反射部からの
内部共振器長が大きい方の前記結晶端面をレーザ光の主
出射端面と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、複数の内部共振器を有する
内部反射干渉型のものにおいて、内０部反射部から遠く
大きな内部共振器長側の結晶端面をレーザ光の主出射端
面としているので、内部反射部近傍で横モードの乱れた
レーザ光になっていても、半導体レーザ素子の導波路部
分が作りつけの実効屈折率差に基づく横モード安定化構
造を有しているため、主出射端面からのレーザ光は安定
な基本横モードとなる。
内部反射干渉型のものにおいて、内０部反射部から遠く
大きな内部共振器長側の結晶端面をレーザ光の主出射端
面としているので、内部反射部近傍で横モードの乱れた
レーザ光になっていても、半導体レーザ素子の導波路部
分が作りつけの実効屈折率差に基づく横モード安定化構
造を有しているため、主出射端面からのレーザ光は安定
な基本横モードとなる。
〈実施例〉
一実施例を示した第１図において、半導体レーザ素子１
は前述のようにＶＳＩＳタイプの内部反射干渉型で、基
板６上に溝７が設けられ、この基板６上に電流阻止用と
なる電流狭窄層８が重畳され、その上に電流通路として
作用するＶ字形のストライプ状溝９が、その底部が基板
６に達する深さまで形成されている。更にこの上に第１
クラッド屓１０．活性層１１．第２クラッド層１２およ
びキャンプ層１３が液相エピタキシャル成長法により順
次積層された構成になっている。基板６上に形成したス
トライプ状溝９によって横モードの安定化が計られ、ま
た、導波路の一部において溝７によって活性層１１が下
方に湾曲されることにより、この湾曲部での活性層１１
が他の部分より層厚が厚くなって内部反射部３が形成さ
れているのは前述の通りである。共振器長り１および１
２はそれぞれ２５０μｍおよび５０μｍとなるよう構成
し、大きい共振器長１１側の結晶端面４を前面とし、例
えば集光レンズ１４等からなる光学システムに対向させ
てマウントし、これを主出射端面としている。
は前述のようにＶＳＩＳタイプの内部反射干渉型で、基
板６上に溝７が設けられ、この基板６上に電流阻止用と
なる電流狭窄層８が重畳され、その上に電流通路として
作用するＶ字形のストライプ状溝９が、その底部が基板
６に達する深さまで形成されている。更にこの上に第１
クラッド屓１０．活性層１１．第２クラッド層１２およ
びキャンプ層１３が液相エピタキシャル成長法により順
次積層された構成になっている。基板６上に形成したス
トライプ状溝９によって横モードの安定化が計られ、ま
た、導波路の一部において溝７によって活性層１１が下
方に湾曲されることにより、この湾曲部での活性層１１
が他の部分より層厚が厚くなって内部反射部３が形成さ
れているのは前述の通りである。共振器長り１および１
２はそれぞれ２５０μｍおよび５０μｍとなるよう構成
し、大きい共振器長１１側の結晶端面４を前面とし、例
えば集光レンズ１４等からなる光学システムに対向させ
てマウントし、これを主出射端面としている。
この装置のしきい値における縦モードスペクトルは縦モ
ード６本毎に変調されて選択性を有し、温度−発振波長
の特性は、第２図に示すように、１５°Ｃの温度変化の
間モードホッピングを生じることなく単−瑠モードで安
定に発振する。また遠視野像は、接合に対し水平方向お
よび垂直方向がそれぞれ第３図（ａ）、 （ｂ）図に示
すようになり、何れも単峰であって半値幅はそれぞれｌ
Ｏｏ、３０゜となり、出力が５ｍＷまでその形状並びに
半値幅に変化がみられず、安定に発振する。
ード６本毎に変調されて選択性を有し、温度−発振波長
の特性は、第２図に示すように、１５°Ｃの温度変化の
間モードホッピングを生じることなく単−瑠モードで安
定に発振する。また遠視野像は、接合に対し水平方向お
よび垂直方向がそれぞれ第３図（ａ）、 （ｂ）図に示
すようになり、何れも単峰であって半値幅はそれぞれｌ
Ｏｏ、３０゜となり、出力が５ｍＷまでその形状並びに
半値幅に変化がみられず、安定に発振する。
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
論である。例えば前記実施例では、二つの内部共振器を
有するＡ７！ＧａＡｓ系内部反射干渉型のものについて
説明したが、３つ以上の内部共振器を有するものにもそ
のまま適用できる。
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
論である。例えば前記実施例では、二つの内部共振器を
有するＡ７！ＧａＡｓ系内部反射干渉型のものについて
説明したが、３つ以上の内部共振器を有するものにもそ
のまま適用できる。
また、内部共振器長β１．ｊ２２の構成、内部反射部３
の構造や製作方法、更には半導体レーザ素子１の構成材
料に関しては何ら限定されないのは言うまでもない。
の構造や製作方法、更には半導体レーザ素子１の構成材
料に関しては何ら限定されないのは言うまでもない。
〈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
、結晶内部の反射部から遠く内部共振器長の大きい結晶
端面を前面つまり土山対面としたので、安定した単−縦
モードと同時に出射レーザ光の横モードを安定な基本横
モードとすることができ、実用面においてレンズ等で結
合する際の結合効率を向上させることができ、安定な単
一スポットを得ることができる利点がある。
、結晶内部の反射部から遠く内部共振器長の大きい結晶
端面を前面つまり土山対面としたので、安定した単−縦
モードと同時に出射レーザ光の横モードを安定な基本横
モードとすることができ、実用面においてレンズ等で結
合する際の結合効率を向上させることができ、安定な単
一スポットを得ることができる利点がある。
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図の温度と発振波長との関係を示す特性
図、第３図（ａｌ、 （ｂ）図はそれぞれ第１図の半導
体レーザ素子の接合に対し平行方向並びに垂直方向の遠
視野像を示す図、第４図（ａｌ、 （ｂ）図はそれぞれ
従来装置の半導体レーザ素子の両端面からの遠視野像を
示す図である。 １−・・半導体レーザ素子 ３−内部反射部 ４−主出射端面
、第２図は第１図の温度と発振波長との関係を示す特性
図、第３図（ａｌ、 （ｂ）図はそれぞれ第１図の半導
体レーザ素子の接合に対し平行方向並びに垂直方向の遠
視野像を示す図、第４図（ａｌ、 （ｂ）図はそれぞれ
従来装置の半導体レーザ素子の両端面からの遠視野像を
示す図である。 １−・・半導体レーザ素子 ３−内部反射部 ４−主出射端面
Claims (2)
- （１）二つの結晶端面と結晶内部の導波路内に実効屈折
率の異なる領域からなる内部反射部とを備え複数の内部
共振器を有する半導体レーザ素子を具備した内部反射干
渉型の半導体レーザ装置において、前記内部反射部から
の内部共振器長が大きい方の前記結晶端面をレーザ光の
主出射端面としたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）少くとも内部反射部を除く光導波路の内外に基板
による光吸収差に基づく実効屈折率差を作りつけたこと
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 |
|---|---|---|---|
| JP27869685A JPS62136892A (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 |
|---|---|---|---|
| JP27869685A JPS62136892A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136892A true JPS62136892A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17600905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27869685A Pending JPS62136892A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136892A (ja) |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27869685A patent/JPS62136892A/ja active Pending
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