JPS62172780A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS62172780A JPS62172780A JP61013752A JP1375286A JPS62172780A JP S62172780 A JPS62172780 A JP S62172780A JP 61013752 A JP61013752 A JP 61013752A JP 1375286 A JP1375286 A JP 1375286A JP S62172780 A JPS62172780 A JP S62172780A
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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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、単−縦モード状態で、大出力でかつきわめて
指向性のよいレーザ光を得るための半導体レーザ装置に
関するものである。
指向性のよいレーザ光を得るための半導体レーザ装置に
関するものである。
（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）現在、
半導体レーザを用いて単−縦モード発振を得ようとする
場合は、半導体レーザ内部に回折格子作用を有する幾何
学的形状を形成することによシ、波長選択を行わせ、特
定の縦モード一本のみを得る分布帰還構造とすることが
広く行われている。一方、発振横モードを基本モードに
保つためには活性層幅および活性層厚は、それぞれ１．
５μｍ前後および０．１〜０．１５μｍ程度にする必要
があシ、このため、光出射端における発光スーットが極
めて小さく、縦単一モード発振の半導体レーザから出射
されるレーザ光であっても、その放射ビームは４０〜５
０度に広がった円錐状になる。従って、シンダルモード
ファイバなどのように数μｍ程度に集光させ、かつ高い
結合効率を得るにはレンズ系の選択が極めて難しく、放
射角が広い場合には充分な結合効率が得られない。
半導体レーザを用いて単−縦モード発振を得ようとする
場合は、半導体レーザ内部に回折格子作用を有する幾何
学的形状を形成することによシ、波長選択を行わせ、特
定の縦モード一本のみを得る分布帰還構造とすることが
広く行われている。一方、発振横モードを基本モードに
保つためには活性層幅および活性層厚は、それぞれ１．
５μｍ前後および０．１〜０．１５μｍ程度にする必要
があシ、このため、光出射端における発光スーットが極
めて小さく、縦単一モード発振の半導体レーザから出射
されるレーザ光であっても、その放射ビームは４０〜５
０度に広がった円錐状になる。従って、シンダルモード
ファイバなどのように数μｍ程度に集光させ、かつ高い
結合効率を得るにはレンズ系の選択が極めて難しく、放
射角が広い場合には充分な結合効率が得られない。
また、このような欠点をおぎなうために、最近数個の活
性層を一つの半導体レーザの中に形成し、放射角を狭め
ようとすることが試みられるようになった。しかしなが
ら、この場合も活性層に平行な方向については、放射ビ
ームの広がシは、１〜３程度の値が報告されているもの
の、活性層に垂直な方向は、従来と変わらず４０〜５０
度に広がったビームが放射されるので、放射されるレー
ザ光を極めて小さなスポットに集光させることが難しい
。このため最近の光デイスク記憶装置などでは、放射ス
ポット形状が円形に近い、集光しても収差等の影響の少
いレーザ光を放射する半導体レーザの開発が要請されて
いる。
性層を一つの半導体レーザの中に形成し、放射角を狭め
ようとすることが試みられるようになった。しかしなが
ら、この場合も活性層に平行な方向については、放射ビ
ームの広がシは、１〜３程度の値が報告されているもの
の、活性層に垂直な方向は、従来と変わらず４０〜５０
度に広がったビームが放射されるので、放射されるレー
ザ光を極めて小さなスポットに集光させることが難しい
。このため最近の光デイスク記憶装置などでは、放射ス
ポット形状が円形に近い、集光しても収差等の影響の少
いレーザ光を放射する半導体レーザの開発が要請されて
いる。
（問題点を解決するための手段）
本発明の目的は、従来の半導体レーザでは、放射ビーム
が大きく広がってしまう点を解決し、極めて指向性の良
い広がりのほとんどないレーザビームを提供することに
あり、同時に、高出力性も兼ねそなえた半導体レーザを
提供することにある。
が大きく広がってしまう点を解決し、極めて指向性の良
い広がりのほとんどないレーザビームを提供することに
あり、同時に、高出力性も兼ねそなえた半導体レーザを
提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、半導体レーザの
発光スポットサイズを大幅に拡大する手法をとっている
。具体的には放射光を活性層平面と垂直方向に取り出す
こととし、そのために、２次の回折格子を内蔵された分
布帰還型構造を有する半導体レーザの両共振器端面に高
反射率コーティングを施して、垂直方向に回折される光
を外部に取出すことを最も主要な特徴としている。さら
に極めて近接した位置に複数の活性層を配置することに
よって、レーザ光の放射モードを結合させ、高出力な単
一モードのレーザ光を取シ出すこととしている。これに
よル、レーザ発光スーツトサイズは数百ミクロンＸ数十
〜百シクロン程度に広げることができ、そこから放射さ
れるレーザ光のビーム広がシ角は、約１以下程となり、
極めて指向性のよい放射ビームが得ることが可能となシ
、本発明は従来の共振器端面よシレーザ光を放射する半
導体レーザとは、光の取シ出し方および発光スポットサ
イズが基本線に異なる。また、両端面を高反射構造とし
であることによシ、レーザ発振のしきい値が極めて低い
ものが得られる。
発光スポットサイズを大幅に拡大する手法をとっている
。具体的には放射光を活性層平面と垂直方向に取り出す
こととし、そのために、２次の回折格子を内蔵された分
布帰還型構造を有する半導体レーザの両共振器端面に高
反射率コーティングを施して、垂直方向に回折される光
を外部に取出すことを最も主要な特徴としている。さら
に極めて近接した位置に複数の活性層を配置することに
よって、レーザ光の放射モードを結合させ、高出力な単
一モードのレーザ光を取シ出すこととしている。これに
よル、レーザ発光スーツトサイズは数百ミクロンＸ数十
〜百シクロン程度に広げることができ、そこから放射さ
れるレーザ光のビーム広がシ角は、約１以下程となり、
極めて指向性のよい放射ビームが得ることが可能となシ
、本発明は従来の共振器端面よシレーザ光を放射する半
導体レーザとは、光の取シ出し方および発光スポットサ
イズが基本線に異なる。また、両端面を高反射構造とし
であることによシ、レーザ発振のしきい値が極めて低い
ものが得られる。
次に本発明の実施例について説明する。
第１図および第２図は、本発明の第一の実施例を説明す
る図であって、第１図は該半導体レーザ装置を斜めから
見たもの、第２図はａ−ａにおける断面図を示したもの
である。第１図において３は半導体レーザの両端面に形
成された金属反射膜、２はその内側の絶縁体膜、４は半
導体レーザの上面に形成された電極で、この電極には光
取出し用の窓４ａが設けられている。
る図であって、第１図は該半導体レーザ装置を斜めから
見たもの、第２図はａ−ａにおける断面図を示したもの
である。第１図において３は半導体レーザの両端面に形
成された金属反射膜、２はその内側の絶縁体膜、４は半
導体レーザの上面に形成された電極で、この電極には光
取出し用の窓４ａが設けられている。
第２図においてＰは基板、１は２次回折格子を示す。半
導体レーザはａ−ａ方向に共振器を構成しておシ、絶縁
体膜２を介して両端面に金属反射膜３を付着して高反射
構造とすることによシ共振器方向から外部へのレーザ光
の放射をおさえ、２次回折格子ｌによって矢印のように
上方へ回折される光を有効に取シ出すことが可能となる
。ここでは高反射コーティングに金属を用いた例を示し
ているが、もちろん誘電体多Ｎ４＃！ｉ、でも同様な効
果がある。しかして両端面を高反射率にすることによっ
て、レーザ共振器よシ端面を通して外部に放射される先
を抑制する。
導体レーザはａ−ａ方向に共振器を構成しておシ、絶縁
体膜２を介して両端面に金属反射膜３を付着して高反射
構造とすることによシ共振器方向から外部へのレーザ光
の放射をおさえ、２次回折格子ｌによって矢印のように
上方へ回折される光を有効に取シ出すことが可能となる
。ここでは高反射コーティングに金属を用いた例を示し
ているが、もちろん誘電体多Ｎ４＃！ｉ、でも同様な効
果がある。しかして両端面を高反射率にすることによっ
て、レーザ共振器よシ端面を通して外部に放射される先
を抑制する。
これＫよって、端面の放射損失が小となるため、レーザ
発振のしきい値を低下させることが可能とナシ、極めて
小さい電流たとえば数ｍＡ程度で、レーザ発振を起させ
ることができる。上方へ回折されたレーザ光は４のよう
に中央部には電極金属を有していない構造の電極すなわ
ち光取出し窓４ａ付電極の面から上部に放射される。
発振のしきい値を低下させることが可能とナシ、極めて
小さい電流たとえば数ｍＡ程度で、レーザ発振を起させ
ることができる。上方へ回折されたレーザ光は４のよう
に中央部には電極金属を有していない構造の電極すなわ
ち光取出し窓４ａ付電極の面から上部に放射される。
これによシ発光スデットサイズは、活性層幅×共振器長
となり、レーザ発光部構造として、利得ガイド、埋込ガ
イド等を採用した通常の場合１〜ｌＯμｍ Ｘ ３０（
）”４００μｍの大きさであシ、従来の共振器端面から
光を放射させる構造の場合のスポットサイズ活性層幅Ｘ
活性層厚すなわち１〜１０μｍＸ０．１〜０．２μｍに
比べ、極めて大きいものとなシ、ビーム広がシ角が極め
て小さいものが得られる。
となり、レーザ発光部構造として、利得ガイド、埋込ガ
イド等を採用した通常の場合１〜ｌＯμｍ Ｘ ３０（
）”４００μｍの大きさであシ、従来の共振器端面から
光を放射させる構造の場合のスポットサイズ活性層幅Ｘ
活性層厚すなわち１〜１０μｍＸ０．１〜０．２μｍに
比べ、極めて大きいものとなシ、ビーム広がシ角が極め
て小さいものが得られる。
第３図は、本発明の第２の実施例を示したもので、第１
図におけるｂ −ｂ’方向の断面で見た例を示している
。この実施例では、極めて近接して５〜１２のように複
数の活性層を設けである。
図におけるｂ −ｂ’方向の断面で見た例を示している
。この実施例では、極めて近接して５〜１２のように複
数の活性層を設けである。
この近接した複数の活性層は位相同期レーザとして働く
ため、きわめて大きな出力を容易に得ることができる。
ため、きわめて大きな出力を容易に得ることができる。
この場合も２次回折格子１および両端面高反射コーティ
ング構造の効果によシ、レーザ発振光は有効に窓付電極
４から上方へ取り出され、しかも発光スポットの大きさ
は、活性層の数だけ前例よりさらに大きくなるためほぼ
発散のないレーザ光となり、広がりが極めて小さくなる
。
ング構造の効果によシ、レーザ発振光は有効に窓付電極
４から上方へ取り出され、しかも発光スポットの大きさ
は、活性層の数だけ前例よりさらに大きくなるためほぼ
発散のないレーザ光となり、広がりが極めて小さくなる
。
以上の実施例よシ明らかなように従来技術では困難であ
った、発光スポットの拡大によシ、指向性の大幅な改善
をはかると同時に高出力化を達成することができる。こ
の実施例は埋込み形活性層あ場合について述べたが、他
のレーザ発光部構造、たとえば、利得ガイド形、ストラ
イプ形、拡散ガイド形等を用いても同様の効果が期待で
きる。
った、発光スポットの拡大によシ、指向性の大幅な改善
をはかると同時に高出力化を達成することができる。こ
の実施例は埋込み形活性層あ場合について述べたが、他
のレーザ発光部構造、たとえば、利得ガイド形、ストラ
イプ形、拡散ガイド形等を用いても同様の効果が期待で
きる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、２次回折格子内
蔵の分布帰還型レーザの両端面高反射率化及び上部電極
の窓あけによって、レーザ発振光を上部へ有効に取り出
し、これにより発光スポットの大量化を実現することに
より指向性の極めてすぐれたレーザ光を放射する半導体
レーザを実現できるものであシ、従来大きく広がったレ
ーザ光をレンズ系を用いて集光して使用していたものが
、はとんどレンズ系が必要となくなるため、光フアイバ
通信における結合効率の向上が期待されるほか、高出力
化も同時に達成されるので、光デイスクメモリなどのビ
ーム応用技術の分野での半導体レーザの飛躍的性能向上
が期待されるなどの利点がある。
蔵の分布帰還型レーザの両端面高反射率化及び上部電極
の窓あけによって、レーザ発振光を上部へ有効に取り出
し、これにより発光スポットの大量化を実現することに
より指向性の極めてすぐれたレーザ光を放射する半導体
レーザを実現できるものであシ、従来大きく広がったレ
ーザ光をレンズ系を用いて集光して使用していたものが
、はとんどレンズ系が必要となくなるため、光フアイバ
通信における結合効率の向上が期待されるほか、高出力
化も同時に達成されるので、光デイスクメモリなどのビ
ーム応用技術の分野での半導体レーザの飛躍的性能向上
が期待されるなどの利点がある。
第１図は、本発明の半導体レーザ装置の実施例の概観斜
視図、第２図は本発明の第一の実施例で、第１図に罫い
てａ −ａ’線に沿う断面図、第３図は、本発明の第二
の実施例で、複数の活性層を備えてお）、第１図におい
てｂ−ｂ線に分り断面図を示す。 １・・・２次回折格子、２・・・絶縁体膜、３・・・金
属反射膜、４・・・光取出し窓付電極、５〜１２・・・
活性層。 第１図
視図、第２図は本発明の第一の実施例で、第１図に罫い
てａ −ａ’線に沿う断面図、第３図は、本発明の第二
の実施例で、複数の活性層を備えてお）、第１図におい
てｂ−ｂ線に分り断面図を示す。 １・・・２次回折格子、２・・・絶縁体膜、３・・・金
属反射膜、４・・・光取出し窓付電極、５〜１２・・・
活性層。 第１図
Claims (2)
- （１）２次の回折格子を内蔵した分布帰還型半導体レー
ザにおいて、前記の半導体レーザに高反射率を有する両
端面と、上面に設けられた光取り出し窓付の電極とを具
備し、共振器方向でない前記光取り出し窓を主たる光ビ
ーム取出し方向とすることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - （２）２次回折格子の近傍において、相互にきわめて近
接した位置に複数の活性層を設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 |
|---|---|---|---|
| JP61013752A JPS62172780A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61013752A JPS62172780A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62172780A true JPS62172780A (ja) | 1987-07-29 |
Family
ID=11841982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61013752A Pending JPS62172780A (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62172780A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642387A (en) * | 1987-04-21 | 1989-01-06 | Plessey Overseas Plc | Semiconductor diode laser array device |
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| EP0322180A2 (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Grating-coupled surface emitting laser and method for the modulation thereof |
| KR100675222B1 (ko) | 2005-05-11 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | 발광 다이오드 소자 |
-
1986
- 1986-01-27 JP JP61013752A patent/JPS62172780A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642387A (en) * | 1987-04-21 | 1989-01-06 | Plessey Overseas Plc | Semiconductor diode laser array device |
| JPS6489491A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Hitachi Ltd | Surface luminous semiconductor laser |
| EP0310038A2 (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-05 | Hitachi, Ltd. | Surface emitting type semiconductor laser |
| EP0310038A3 (en) * | 1987-09-30 | 1989-06-14 | Hitachi, Ltd. | Surface emitting type semiconductor laser |
| US4894835A (en) * | 1987-09-30 | 1990-01-16 | Hitachi, Ltd. | Surface emitting type semiconductor laser |
| EP0322180A2 (en) * | 1987-12-19 | 1989-06-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Grating-coupled surface emitting laser and method for the modulation thereof |
| EP0322180A3 (en) * | 1987-12-19 | 1989-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Grating-coupled surface emitting laser and method for the modulation thereof |
| US4958357A (en) * | 1987-12-19 | 1990-09-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Grating-coupled surface emitting laser and method for the modulation thereof |
| KR100675222B1 (ko) | 2005-05-11 | 2007-01-29 | 삼성전기주식회사 | 발광 다이오드 소자 |
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