JPS62147791A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS62147791A JPS62147791A JP28773385A JP28773385A JPS62147791A JP S62147791 A JPS62147791 A JP S62147791A JP 28773385 A JP28773385 A JP 28773385A JP 28773385 A JP28773385 A JP 28773385A JP S62147791 A JPS62147791 A JP S62147791A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- refractive index
- semiconductor laser
- semiconductor
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、１本の出射ビームを有し、光出力１００ｍＷ
以上ある高出力半導体レーザ装置に関する。
以上ある高出力半導体レーザ装置に関する。
光出力１００ｒ＋）Ｗ以上の半導体レーザを実現する方
法の１つの候補として、複数の発光ストライプを有し、
各ストライプ間に光結合を生じさせる、いわゆる、フェ
ーズド・アレイ形半導体レーザがある。このフェーズド
・アレイ形半導体レーザの典型的な公知例は、第３２回
応用物理真関係講演会予稿集Ｐ、１４９に種谷他により
開示されている。しかし、この構造においては、スーパ
ーモードとよばれる高次のモードで発振するため、出射
ビームは２本となり応用上支障を生じる。この上記構造
においてなぜ高次のスーパーモードが選択されるのか、
その理由を第２図を用いて以下に述べる。種谷他の構造
について、屈折率と利得（損失）の関係を模式的に第２
図（ａ）、（ｂ）に示した。このように屈折率の大きい
領域では利得が存在し、屈折率の小さい領域では大きな
損失が発生している。この条件での基本スーパーモード
の電界分布を第２図（ｃ）に、高次のスーパーモードの
電界分布を第２図（ｄ）に示す。第２図（ｂ）の損失の
大きい領域においては、基本スーパーモードの電界分布
は零にならないのに対し、高次スーパーモードは零レベ
ルを横ぎる。すなわち、高次スーパーモードの受ける損
失は、基本スーパーモードの受ける損失よりも小さく、
従って、高次スーパーモードの方がしきい値利得が低下
する。
法の１つの候補として、複数の発光ストライプを有し、
各ストライプ間に光結合を生じさせる、いわゆる、フェ
ーズド・アレイ形半導体レーザがある。このフェーズド
・アレイ形半導体レーザの典型的な公知例は、第３２回
応用物理真関係講演会予稿集Ｐ、１４９に種谷他により
開示されている。しかし、この構造においては、スーパ
ーモードとよばれる高次のモードで発振するため、出射
ビームは２本となり応用上支障を生じる。この上記構造
においてなぜ高次のスーパーモードが選択されるのか、
その理由を第２図を用いて以下に述べる。種谷他の構造
について、屈折率と利得（損失）の関係を模式的に第２
図（ａ）、（ｂ）に示した。このように屈折率の大きい
領域では利得が存在し、屈折率の小さい領域では大きな
損失が発生している。この条件での基本スーパーモード
の電界分布を第２図（ｃ）に、高次のスーパーモードの
電界分布を第２図（ｄ）に示す。第２図（ｂ）の損失の
大きい領域においては、基本スーパーモードの電界分布
は零にならないのに対し、高次スーパーモードは零レベ
ルを横ぎる。すなわち、高次スーパーモードの受ける損
失は、基本スーパーモードの受ける損失よりも小さく、
従って、高次スーパーモードの方がしきい値利得が低下
する。
以上により上記構造では高次スーパーモードが発振し、
出射ビームは２本になってしまう。
出射ビームは２本になってしまう。
本発明の目的は、出射ビー１１が１本で高出力。
かつ信頼性の高い半導体レーザを提供することにある。
本発明者は、基本スーパーモードを選択する方法として
、複素屈折率の実数部が変化しているフェーズドアレイ
においてその低屈折率部の領域にのみ、利得を与えるこ
とにより制御することを考案した。その１つの方法が本
発明であり、第１図を用いてその詳細を説明する。第１
図では、３本の高屈折率部（Ｉ領域）とその間隙の低屈
折率部（■領域）からなるフェーズド・アレイレーザを
考えている。この時の最低次のスーパーモード（基本ス
ーパーモード）の電界分布を第１図（ｂ）に、最高次の
スーパーモードを第１図（ｃ）に示す。第１図（ｂ）、
（０）でわかるとおり、低ｈＩｌ折率部（ｎ）において
、ＪＡ本スス−パーモード零にならないのに対し、最高
次スーパーモートは零を横ぎる。そこで第１図（ｄ）の
ように低屈折率部（ＩＩ）にのみ、電流注入を行うと、
その部分の電界分布の割合が大きい（第１図（ｂ）の斜
線）基本スーパーモードの受ける利得は大きいので基本
スーパーモードが選択される。
、複素屈折率の実数部が変化しているフェーズドアレイ
においてその低屈折率部の領域にのみ、利得を与えるこ
とにより制御することを考案した。その１つの方法が本
発明であり、第１図を用いてその詳細を説明する。第１
図では、３本の高屈折率部（Ｉ領域）とその間隙の低屈
折率部（■領域）からなるフェーズド・アレイレーザを
考えている。この時の最低次のスーパーモード（基本ス
ーパーモード）の電界分布を第１図（ｂ）に、最高次の
スーパーモードを第１図（ｃ）に示す。第１図（ｂ）、
（０）でわかるとおり、低ｈＩｌ折率部（ｎ）において
、ＪＡ本スス−パーモード零にならないのに対し、最高
次スーパーモートは零を横ぎる。そこで第１図（ｄ）の
ように低屈折率部（ＩＩ）にのみ、電流注入を行うと、
その部分の電界分布の割合が大きい（第１図（ｂ）の斜
線）基本スーパーモードの受ける利得は大きいので基本
スーパーモードが選択される。
以北では、高屈折率ストライプの本数として３本の場合
を示したが、本発明は、２本以上のすべてのストライプ
本数に対して有効である。
を示したが、本発明は、２本以上のすべてのストライプ
本数に対して有効である。
以下本発明の実施例を第３図を用いて説明する。
ｎ−ＧａＡｓ基板結晶１上にｎ −Ｇ ａ Ｏ，４！Ｉ
Ａ Ｑ Ｏ，６＋！Ａｓクラッド層２、アンドープＧ
ａ ｏ、１ＩｅＡ Ｑ Ｏ，１４Ａｓ活性層：３、ｐ
−Ｇ ａ ０．４３Ａ Ｑ ０．３ＦＩＡ Ｓクラッド
層４、ｎ −Ｇ ａ Ｏ，ＦＩＩＩＡ Ｉ）、 ０．４
１１Ａ Ｓ ’ｉＷ流狭窄層５をＭＯＣＶＤ法により順
次形成する。ホトエツチング工程によりｎ −Ｇ ａ
（＋、Ｆ１３Ａ Ｑ ｏ、番ａＡ ｓ層５を完全に除去
し、ｐ −Ｇ ａ ０．４１５Ａ Ｑ ｏ、ａｉＡ ｓ
クララド層４の表面を露出する幅３μｍの講ストライプ
を４本形成する。この時、各ストライプの間隔（ストラ
イプ中心とストライプ中心の間隔）は６μｍとした。次
にＭＯＣＶＩ）法によりｐ −Ｇ ａ ＋＋、４６Ａ
Ｑ ０．３３Ａｓクラット層６、ｐ−（ｉａＡｓキャッ
プ層７を形成する。この後、ｐ電極８、ｎ電極９を形成
した後、へき開法により、共振器長約３００μｍのレー
ザ素子を得た。この時、ｐ −Ｇ ａ ０．４６Ａ Ｑ
、 ｏ、５５Ａ ｓクララド層４の厚さは、０．１〜０
．５μｍであり、この条件で屈折率導波型となり、低収
差で、高出力のフェーズド・アレイレーザを実現できる
。
Ａ Ｑ Ｏ，６＋！Ａｓクラッド層２、アンドープＧ
ａ ｏ、１ＩｅＡ Ｑ Ｏ，１４Ａｓ活性層：３、ｐ
−Ｇ ａ ０．４３Ａ Ｑ ０．３ＦＩＡ Ｓクラッド
層４、ｎ −Ｇ ａ Ｏ，ＦＩＩＩＡ Ｉ）、 ０．４
１１Ａ Ｓ ’ｉＷ流狭窄層５をＭＯＣＶＤ法により順
次形成する。ホトエツチング工程によりｎ −Ｇ ａ
（＋、Ｆ１３Ａ Ｑ ｏ、番ａＡ ｓ層５を完全に除去
し、ｐ −Ｇ ａ ０．４１５Ａ Ｑ ｏ、ａｉＡ ｓ
クララド層４の表面を露出する幅３μｍの講ストライプ
を４本形成する。この時、各ストライプの間隔（ストラ
イプ中心とストライプ中心の間隔）は６μｍとした。次
にＭＯＣＶＩ）法によりｐ −Ｇ ａ ＋＋、４６Ａ
Ｑ ０．３３Ａｓクラット層６、ｐ−（ｉａＡｓキャッ
プ層７を形成する。この後、ｐ電極８、ｎ電極９を形成
した後、へき開法により、共振器長約３００μｍのレー
ザ素子を得た。この時、ｐ −Ｇ ａ ０．４６Ａ Ｑ
、 ｏ、５５Ａ ｓクララド層４の厚さは、０．１〜０
．５μｍであり、この条件で屈折率導波型となり、低収
差で、高出力のフェーズド・アレイレーザを実現できる
。
試作した素子は、波長７８０ｎｍにおいて、しきい電流
８０〜１１０ｍＡで室温連続発振し、発振スペクトルは
縦単一モードを示した。この遠視野像は単峰性を示し、
その半値幅は２０’Ｘ２５゜であった。すなわち１本構
造により、基本スーパーモードのみが発振し、光出力３
００ｍＷまで安定した特性が得られた。さらに５０℃に
おいて光出力３００ｍＷ定光出力動作時の寿命も２００
０時間経過後も顕著な劣化は見られず、信頼性中＞ｉｔ
″）；かった。
８０〜１１０ｍＡで室温連続発振し、発振スペクトルは
縦単一モードを示した。この遠視野像は単峰性を示し、
その半値幅は２０’Ｘ２５゜であった。すなわち１本構
造により、基本スーパーモードのみが発振し、光出力３
００ｍＷまで安定した特性が得られた。さらに５０℃に
おいて光出力３００ｍＷ定光出力動作時の寿命も２００
０時間経過後も顕著な劣化は見られず、信頼性中＞ｉｔ
″）；かった。
なお、本発明において、各実施例中のストライプ構造と
しては、その本数として２〜２０本ス１本号１〜ライブ
て１〜１０１１ ｍ、ストライブ間ｔＷ幅として１〜８
μｍのいずれの組み合わせにおいても同様の効果が得ら
れた。
しては、その本数として２〜２０本ス１本号１〜ライブ
て１〜１０１１ ｍ、ストライブ間ｔＷ幅として１〜８
μｍのいずれの組み合わせにおいても同様の効果が得ら
れた。
また本発明のストライプ基本構造としては、上記以外に
Ｆ３ Ｈ構造、リブ導波路構造など任意の形状が適用で
きることはいうまでもない。
Ｆ３ Ｈ構造、リブ導波路構造など任意の形状が適用で
きることはいうまでもない。
なお本発明は実施例に示した波長０８７８ μｍ前後に
限らず、波長０．６８〜０．８９μｍのＧａＡ Ｑ Ａ
ｓ系半導体レーザ装置で、室温連続発振できる全範囲に
わたり同様の結果が得られた。本発明による半導体レー
ザ装置はＧａＡｆ）、Ａｑ系以外のレーザ材料、例えば
ＩｎＧａＡｓＰ系やＴｎＧａＰ系の材料に対しても同様
に適用できる。またＬ／−ザの構造としては一ヒ記各実
施例で示した３層導波路を基本にするものに限らず、活
性層の片側に隣接して光ガイド層を設けるＬＯＧ構造や
、活性層の両側にそれぞれ隣接して光ガイド層を設ける
ｓ ｃ ｒｑ構造およびこれらの光ガイド層の屈折率お
よび禁制帯幅が膜厚方向に分布しているＧＲＴＮ −Ｓ
ＣＨ構造等に対しても同様に適用することができる。
限らず、波長０．６８〜０．８９μｍのＧａＡ Ｑ Ａ
ｓ系半導体レーザ装置で、室温連続発振できる全範囲に
わたり同様の結果が得られた。本発明による半導体レー
ザ装置はＧａＡｆ）、Ａｑ系以外のレーザ材料、例えば
ＩｎＧａＡｓＰ系やＴｎＧａＰ系の材料に対しても同様
に適用できる。またＬ／−ザの構造としては一ヒ記各実
施例で示した３層導波路を基本にするものに限らず、活
性層の片側に隣接して光ガイド層を設けるＬＯＧ構造や
、活性層の両側にそれぞれ隣接して光ガイド層を設ける
ｓ ｃ ｒｑ構造およびこれらの光ガイド層の屈折率お
よび禁制帯幅が膜厚方向に分布しているＧＲＴＮ −Ｓ
ＣＨ構造等に対しても同様に適用することができる。
さらに活性層が量子井戸構造をしているものに対しても
有効であり、また上記各実施例において導電形を全べて
反対にした構造（ｐをｎに、ｎ ｆｒ ｐに置換えた構
造）においても同様の効果が得られた。
有効であり、また上記各実施例において導電形を全べて
反対にした構造（ｐをｎに、ｎ ｆｒ ｐに置換えた構
造）においても同様の効果が得られた。
本発明によれば、出射ビームの数が１本の、すなわち、
単峰性の出射ビームが出るフェーズド・プレイ型半導体
レーザを製作できるので、光出力１００ｍＷ以上の横モ
ードの安定した高出力半導体レーザを実現する効果があ
る。
単峰性の出射ビームが出るフェーズド・プレイ型半導体
レーザを製作できるので、光出力１００ｍＷ以上の横モ
ードの安定した高出力半導体レーザを実現する効果があ
る。
第１図は、本発明の詳細な説明する図、第２図は、従来
のフェーズド・アレイ型レーザのスーパーモードを示す
図、第３図は、本発明の実施例を示す図である。 １− ｎ−ＧａＡｓ基板、２− ｎ −Ｇ ａ ａ、＜
ｓＡ Ｑ ｏ、ＲδＡｓクラッド層、３・・・アンドー
プＧａｏ、ａｓＡ Ｑ ０．１４Ａ Ｓ活性層、４−
ｐ −Ｇ ａ ０．４５Ａ Ｑ Ｏｅ＋’＋１５Ａｓク
ラッド層、５°−ｎ −Ｇ ａ ｏ、５ｓＡ Ｑ Ｏ，
４３Ａ ３電流狭窄層、６− ｐ −０１１０，４＋）
Ａ Ｑ ０．５６Ａ Ｓクラッド層、７・・・ｐ−Ｇａ
Ａｓギャップ層、８・・・ｐｆｆｉ極、９・・・ｎ電極
。 葛 １ 図
のフェーズド・アレイ型レーザのスーパーモードを示す
図、第３図は、本発明の実施例を示す図である。 １− ｎ−ＧａＡｓ基板、２− ｎ −Ｇ ａ ａ、＜
ｓＡ Ｑ ｏ、ＲδＡｓクラッド層、３・・・アンドー
プＧａｏ、ａｓＡ Ｑ ０．１４Ａ Ｓ活性層、４−
ｐ −Ｇ ａ ０．４５Ａ Ｑ Ｏｅ＋’＋１５Ａｓク
ラッド層、５°−ｎ −Ｇ ａ ｏ、５ｓＡ Ｑ Ｏ，
４３Ａ ３電流狭窄層、６− ｐ −０１１０，４＋）
Ａ Ｑ ０．５６Ａ Ｓクラッド層、７・・・ｐ−Ｇａ
Ａｓギャップ層、８・・・ｐｆｆｉ極、９・・・ｎ電極
。 葛 １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の第１半導体領域上に、少なくとも第１
導電型の第２半導体層、該第２半導体層よりも屈折率が
大きく且禁制帯幅の小さい第３半導体層、該第３半導体
層よりも屈折率が小さく且禁制帯幅の大きな第２導電型
の第４半導体層、該第４半導体層よりも屈折率が大きく
且禁制帯幅の小さく、しかも、該第３半導体層よりも屈
折率が小さく且禁制帯幅の大きな該第１導電型の第５半
導体層を順次設けた後、上記第５半導体層を食刻し上記
第４半導体層が露出する溝ストライプを設け、次に上記
溝ストライプを有する上記第４及び第５半導体層の上に
、少なくとも上記第５半導体層よりも禁制帯の大きく且
屈折率の小さい第２導電型の第６半導体層を設けたこと
を特徴とする半導体レーザ装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ装置に
おいて、上記第３半導体層が１層以上の厚さ５Ａないし
３００Ａの量子井戸層から形成されることを特徴とする
半導体レーザ装置。 ３、特許請求の範囲第１項〜第２項のいずれかに記載の
半導体レーザ装置において、レーザ発振を行う上記スト
ライプを２本以上有することを特徴とする半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28773385A JPS62147791A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28773385A JPS62147791A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62147791A true JPS62147791A (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=17721048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28773385A Pending JPS62147791A (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62147791A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| US5033816A (en) * | 1987-12-18 | 1991-07-23 | Thomson-Csf | Method for making a diffraction lattice on a semiconductor material |
| US5042046A (en) * | 1989-03-06 | 1991-08-20 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP28773385A patent/JPS62147791A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| US5033816A (en) * | 1987-12-18 | 1991-07-23 | Thomson-Csf | Method for making a diffraction lattice on a semiconductor material |
| US5042046A (en) * | 1989-03-06 | 1991-08-20 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
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