JPS6262579A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS6262579A
JPS6262579A JP60201545A JP20154585A JPS6262579A JP S6262579 A JPS6262579 A JP S6262579A JP 60201545 A JP60201545 A JP 60201545A JP 20154585 A JP20154585 A JP 20154585A JP S6262579 A JPS6262579 A JP S6262579A
Authority
JP
Japan
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layer
laser
stripe
center
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP60201545A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhisa Uomi
魚見 和久
Yuichi Ono
小野 佑一
Naoki Kayane
茅根 直樹
Misuzu Yoshizawa
吉沢 みすず
Takashi Kajimura
梶村 俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to KR1019860005978A priority patent/KR900000021B1/ko
Priority to US06/895,843 priority patent/US4811354A/en
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、1本の出射ビームを有する光出力100mW
以1−の高出力半導体レーザ装置に関するものである。
〔発明の背景〕
光出力100mW以上の半導体レーザを実現する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
レイ型半導体レーザがある。
このフェーズド・アレイ型半導体レーザの典型的な公知
例は、第32回応用物理学関係ill演会予稿集p14
9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、高次のスーパーモードが発振するため、出射
ビームは2本となり応用上支障を生じる。
スーパモードについては、オプティクス・レターズP1
25 (1984,4,)にその概念が説明されている
。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)の関係を第2
図(a)、(b)に示した。このように/+−+1折率
の大きい領域では利得が存在し、Jil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同図(c)に、高次のスーパ
ーモードの電界分布を同図(d)に示す。同図(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1
−が発振し、出射ビームは2本になってしまう。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、出射ビームが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。
〔発明の概要〕
本発明者らは、基本スーパーモードを選択する方法とし
て、レーザ光が伝搬する方向(ストライプ方向)に構造
を設け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2図を用いてその詳細を説明
する。まず、第1図(a)が上面図、同図(b)は(、
)図のA−A線断面図である。このように、ストライプ
方向に関して、ストライプの本数は同じであるが、ス1
へライブ幅とストライプ間隔が変化し、ストライプ全体
の幅が変化させ、レーザ中央部においてそのストライプ
全体の幅を狭くする。この中央部の全体のストライプ幅
を5μm程度以下にすると高次モードは全てカットオフ
になる。この結果、高次のスーパーモードはこのストラ
イプ全体幅の狭い領域を通過できなくなり、すなわち基
本横モードのみが発振することになる。つまりストライ
プ全体幅が広いレーザ端面部では、高次のスーパーモー
ドは存在可能であるが、中央部を通過できないため、発
振できなくなる。また、中央部分のストライプ全体の幅
が高次モードのカットオフが生じるほど狭くなくても基
本スーパーモードが選択される。これは、スI−ライブ
の全体幅の異なる2つの領域における電界分布の形の違
いが高次モードはど大きくなるため1両領域の境界にお
いて等価的な反射が生じるためである。第2図では、簡
便のためにストライプの数として3本の場合であるが、
本発明はストライプの本数に限定されないことは言うま
でもない。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1.;3および第4図を用い
て詳細に説明する。
実施例] 第1図は、本発明をGaAQ、As系学導体レーザに適
用した場合のレーザ装置の上面図(a)とA、 −A、
 ’線断面図(b)である。
nGaA、s基板結晶1上にn−Gao+aAQo、5
Asクラッド層2、アンドープG a o、5aAQo
、t4As活性層3+ p Gao、5AQクラッド層
4.n−GaAs電流狭窄層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−GaAs層
5を完全に除去し、p−Gao、hA Q 0.5A、
 Sクララト層4の表面を露出する3本の溝ストライプ
を形成する。この時、レーザ両端面部近傍では、ストラ
イプ・福4μm、ストライプ中心と中心の間隔は7μm
とし、レーザ中央部では、ストライプ幅1μm、ストラ
イプ中心と中心の間隔は2μmとした。また、中央部の
領域の長さは50μm、端面部と中央部の境界のテーパ
一部分の長さは50μmとした。次にMOCVD法によ
りp  G a o、sA Q o、sA sクラッド
層6、p−Ga A sキャップ層7を形成する。この
後、p電極、n電極9を形成した後、へき開法により、
共振器長さ約300μmのレーザ素子を得た。この時、
p −G a o、nA Q 0.5A 9クラッド層
4の厚さは、0、】、〜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。
また、レーザ中央部のストライプ全体の幅は5μmであ
り、高次スーパーモードは、この部分を通過できないの
で発振することができない。
操作した素子は、波長780nmにおいて、しきいt1
!Jε80〜L OOm A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。その遠視野像は単峰
性を示し、その半値幅は2゜3“×25°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発振し
、光出力300mW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2000時間経過後も顕著な劣化は見られず信頼性
も高かった。
実施例2 実施例1とは別の型の本発明による実施例を第3図を用
いて説明する。(a)がレーザ上面図で(b)が(a)
のA−A線断面図である。
p −G a A s基板1o上にp −G a 0.
3A Q o、aAsクラッド層4、p −G a o
、eA Q o、4A s光ガイド層11、厚さ70人
のG a o、e2A Q o、osA sウニ1層、
厚さ40人のG a 0.72A Q o、2aA s
バリヤ層を5層交互に配置しである超格子構造の多重量
子井戸活性層12、n −G a O,5A Q o、
aA sクラッド層2、n −G a A sキャップ
層14を順次MOCVD法により成形する。この後、ホ
トエツチング工程により、3本のストライプの部分だけ
、n−GaAsキャップ層14を残し、それ以外の領域
に活性層12に達するSlのイオン注入を行い、無秩序
化し混晶化した領域13を形成する。この時、レーザ両
端面近傍部分では、ストライプ幅3μm、ストライプ中
心と中心の間隔を6μmとし、レーザ中央部ではストラ
イプ幅1.5μm、ストライプ中心と中心の間隔を3.
0μmとした。また、中央部の領域の長さは30μm、
端面部と中央部の境界のテーパ一部の長さは70μmと
した。その後ストライプ状のn −G a A sキャ
ップ層14以外にSi○2膜15を被着する。
この後、p電極8、n電極9を形成する。この後、へき
開法により、共振器長約300μmのレーザ素子を得た
。試作した素子はレーザ中央部のストライプ全体の幅は
7.5 μmであり、高次モードをカットオフできる条
件には、なっていないが実施例1とほぼ同様の特性が得
られ、基本スーパーモードのみが発振した。
実施例3 第4図は本発明の別の実施例で、(a)がレバー上面図
、(b)が(a)のA−A線断面図である。
n −G a A s基板結晶1上にn−G a O,
45A Q 0.53A Sクラッド層16.アンドー
プGao、asA Q 0.14A s活性層3、P 
−G a O,F16A Q 0.46Asクラッド層
17、n −G a 0.45A Q o、ggA s
電流狭窄層18をM OCV D法により順次形成する
。ホトエツチング工程によりn−Gao、4aA Q 
o、55A s層18を完全に除去し、p−Gao、s
[)A Q 0.45A Sクラッド層17の表面を霧
出する3本のストライプを形成する。この時、レーザ両
端面部近傍では、ストライプ幅4μm、ストライプ中心
と中心の間隔は7μm、としレーザ中央部では、ストラ
イブ幅1μm、ストライプ中心と中心の間隔は2μmと
した。また、中央部の領域の長さは50μm、端面部と
中央部の境界のテーパ部分の長さは60μmとした。
次にMOCVD法によりp −G a o、55A Q
 O,45Asクラット層19、p−GaAsキャップ
層7を形成する。この後、p@極、n?lj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 o、aaA Q 
O,45Asクラッド層17の厚さは、O、1〜0 、
5 p m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。試作した素子は実施例1とほぼ同様の特性を示し、
基本スーパーモートのみが発振した。
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本ストライプ幅としてレー
ザ端面部で1.5〜10μm、 中央部で1〜5μm(
ただしレーザ端面部のストライプ幅〉中央部のストライ
プ幅)、ストライプ中心と中心の間隔としてレーザ端面
部で2〜1211 m、中央部で1.5〜10μmのい
ずれか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B
 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0.78μmff1t
後に限らず、波長0.68−0.89μmのG a A
 QAS系半導体レーザ装置で、室温連続発振できろ全
範囲にわたり同様の結果が得られた。
本発明によるt導体レーザ装置はGaAQAs系以外の
レーザ材料、例えばTnGaAqP系やI ri G 
11T’系の材料に対しても同様に適用できる。
またレーザの構造としては上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)14W造お
よびこれらの光ガイド層の屈折率および禁制411幅が
膜厚方向に分布しているG RI N  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て反対にした構
造(pをnに、nをpに置換えた構造)においても同様
の結果が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、出射ビームの数が1本で、つまり、単
峰性の出射ビームが出るフェーズドアレイ型半導体レー
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の実現に大いなる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1,3および4図は、本発明の実施例を示す図で(a
)は上面図、(b)は(a)のA−A線断面図、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
を示す図である。 1− n −G a A s基板、2− n −G a
 o、aA Q n、5Asクラッド層、3・・・アン
ドープGao、δ6Auo、zt活性層、4− p −
G a o、aA Q o、gA sクラッド層、5・
・・n −G a A s電流狭窄層、6・・・p−G
 a O,FIA Q o、sA sクラッド層、7−
p −G a A sキャップ層、8・・・n電極、9
・・・n電極、10− p −G a A s基板、1
1 ・・・p −G ao、。 AQo、aAs光ガイド層、12・・・多重量子井戸活
性層、13− S i注入領域、14− n −G a
 A sキャップ層、15−8i○2膜、16−n−G
ao、taA Q O,56A sクラッド層、17−
p−Gao、5rsA Q O,4!IA Sクラッド
層、18−n−Gao、4sA n 0.83A S電
流狭窄層、19− p −G a o、5aAQo、、
δAsクラッド層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、相互に光結合を有する少なくとも2本以上のレーザ
    発光ストライプを有する半導体レーザ装置において、上
    記レーザ発光ストライプの全体の幅が異なる領域を少な
    くとも1カ所有する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項記載の半導体レーザにおいて
    、上記レーザ発光ストライプの全体の幅はレーザの両端
    面近傍の方がレーザ中央部よりも広いことを特徴とする
    半導体レーザ装置。 3、特許請求の範囲第1項および第2項記載の半導体レ
    ーザ装置において、上記ストライプの本数がストライプ
    方向にわたり、一定本数であることを特徴とする半導体
    レーザ装置。
JP60201545A 1985-07-26 1985-09-13 半導体レ−ザ装置 Pending JPS6262579A (ja)

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JP60201545A JPS6262579A (ja) 1985-09-13 1985-09-13 半導体レ−ザ装置
KR1019860005978A KR900000021B1 (ko) 1985-07-26 1986-07-23 반도체 레이저
US06/895,843 US4811354A (en) 1985-09-04 1986-08-12 Semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

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JP60201545A JPS6262579A (ja) 1985-09-13 1985-09-13 半導体レ−ザ装置

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JPS6262579A true JPS6262579A (ja) 1987-03-19

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JP60201545A Pending JPS6262579A (ja) 1985-07-26 1985-09-13 半導体レ−ザ装置

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102087A (ja) * 1984-10-25 1986-05-20 Sharp Corp 半導体レ−ザ装置
JPS6235689A (ja) * 1985-08-09 1987-02-16 Sharp Corp 半導体レ−ザアレイ装置

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102087A (ja) * 1984-10-25 1986-05-20 Sharp Corp 半導体レ−ザ装置
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