WO2004004084A1 - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器 - Google Patents

半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器 Download PDF

Info

Publication number
WO2004004084A1
WO2004004084A1 PCT/JP2003/008236 JP0308236W WO2004004084A1 WO 2004004084 A1 WO2004004084 A1 WO 2004004084A1 JP 0308236 W JP0308236 W JP 0308236W WO 2004004084 A1 WO2004004084 A1 WO 2004004084A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor laser
layer
laser device
wavelength
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/008236
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ysuo Oeda
Kiyofumi Muro
Michio Okubo
Original Assignee
The Furukawa Electric Co., Ltd
Mitsui Chemicals, Inc.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Furukawa Electric Co., Ltd, Mitsui Chemicals, Inc. filed Critical The Furukawa Electric Co., Ltd
Priority to GB0500421A priority Critical patent/GB2408146B/en
Publication of WO2004004084A1 publication Critical patent/WO2004004084A1/ja
Priority to US11/020,320 priority patent/US7203215B2/en

Links

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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device having a structure in which a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer are sequentially stacked on a first conductivity type semiconductor substrate, Also, the present invention relates to a semiconductor laser device, a semiconductor laser module and an optical fiber amplifier which do not confine light having a wavelength different from that of emitted laser light.
  • optical fiber communication information transmission on the Internet and the like has been performed by optical fiber communication.
  • information is transmitted by transmitting an optical signal through an optical fiber.
  • various devices have been devised to enable long-distance transmission of optical signals.However, it is impossible at present to control the optical intensity loss associated with long-distance transmission to zero, and a certain percentage of optical signals Decays. Therefore, an optical fiber amplifier for amplifying the attenuated optical signal is required.
  • FIG. 12 (a) is a schematic diagram showing the structure of a backward pumping type optical fiber amplifier among the optical fiber amplifiers according to the conventional technology.
  • the signal light emitted from the signal light source 101 is transmitted through the optical fiber, and is incident on the amplification optical fiber 104.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 102 is transmitted through the excitation light transmission optical fiber 105, passes through the coupler 103, and is incident on the amplification optical fiber 104.
  • EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier
  • amplification light Erbium ions are added to the buffer 104, and the excitation light is amplified by:
  • the signal light By being incident on 04, erbium ions are excited to a high energy state. Then, when the signal light enters the amplified optical fiber 104 in the excited state, Light having the same wavelength and the same phase as the signal light is stimulatedly emitted. Therefore, the signal light is amplified in intensity as compared with before being incident on the amplification optical fiber 104, and transmitted through the optical fiber as amplified signal light.
  • the conventional optical fiber amplifier has a problem that certain noise is generated in the signal light due to the presence of the pump light source 102.
  • the power blur 103 optically couples the optical fiber for transmitting the signal light and the pumping light transmission optical fiber 105. Therefore, as shown in Fig. 12 (b), not only the pump light is transmitted to the optical fiber, but also a part of the signal light indicated by the dotted arrow in Fig. 12 (b) is changed by the coupler 103. The light is branched and transmitted through the excitation light transmission optical fiber 105, and is incident on the excitation light source 102.
  • the semiconductor laser device forming the excitation light source 102 has a resonator structure for performing laser oscillation. Specifically, in the semiconductor laser device constituting the excitation light source 102, a high reflection film is disposed on an end surface facing the end surface on the laser light emission side. For this reason, a part of the signal light that has been branched by the power blur 103 and incident on the semiconductor laser device is reflected by the highly reflective film, exits from the pump light source, and is transmitted through the pump light transmission optical fiber 105 to transmit power. The optical signal is again multiplexed with the signal light amplified by the bra 103.
  • the resonator length of the pump light transmission optical fiber 105 and the pump light source 102 is provided.
  • the signal light output from the power blur 103 contains noise consisting of a part of the signal light having a predetermined phase difference from the amplified signal light. Due to the presence of such noise, a signal reading error occurs on the signal light receiving side, and it becomes difficult to transmit information accurately.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device, a semiconductor laser module, and an optical fiber amplifier that suppress generation of noise caused by signal light that is once branched to a light source side. Disclosure of the invention
  • the semiconductor laser device includes a first conductivity type semiconductor substrate, a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer sequentially laminated on the first conductivity type semiconductor substrate, and an emission side end face.
  • a semiconductor laser device that emits a laser beam of a first wavelength from a side end surface, wherein the first-conductivity-type clad layer and the second-conductivity-type clad layer have a refractive index at a first wavelength, Having a value lower than the effective refractive index with respect to the wavelength of the second conductivity type, and for the light of the second wavelength that enters from the outside through the exit end face, the first conductivity type cladding layer or the second conductivity type
  • the refractive index of at least one of the cladding layers is equal to or higher than the effective refractive index for the second wavelength.
  • the refractive index of the first conductive type cladding layer and the second conductive type cladding layer is smaller than the effective refractive index for the first wavelength that is the emission wavelength.
  • Light having a wavelength of 1 can be confined between the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer.
  • the refractive index of at least one of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer for the second wavelength is the effective refractive index.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer have a high impurity density, , Having a refractive index equal to or higher than the effective refractive index.
  • the bending of the cladding layer having a high impurity density with respect to the second wavelength is performed.
  • the refractive index is higher than the effective refractive index.
  • the cladding layer can be made to have a higher refractive index than the effective refractive index by forming a cladding layer by thickly laminating a high-refractive-index material.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein the first conductivity type cladding layer has a refractive index equal to or higher than the effective refractive index with respect to the second wavelength. This is a special feature.
  • the refractive index for the second wavelength of the cladding layer of the first conductivity type is increased.
  • the refractive index of the first conductivity type cladding layer is made higher than the effective refractive index, and the thickness of the active layer and the second conductivity type cladding layer is increased. If the structure is not increased, it is possible to provide a semiconductor laser device which does not adversely affect the conduction of heat generated from the active layer.
  • the semiconductor laser device is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer are sequentially laminated on the first conductivity type semiconductor substrate, A semiconductor laser device having an emission side end surface and emitting a laser beam of a first wavelength from the emission side end surface, wherein a first wavelength of the first conductivity type clad layer and a second wavelength of the second conductivity type clad layer are provided.
  • the refractive index of at least one of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer is 1.03 times or less.
  • the effective refractive index has a value equal to or larger than the refractive index of at least one of the cladding layers, if the effective refractive index is 1.03 times or less, the trapping of light incident from the outside is prevented. can do.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention,
  • the difference between the length and the second wavelength is not less than 200 nm.
  • the difference between the first wavelength and the second wavelength is set to 20 O nm or more, light having the first wavelength is easily confined and light having the second wavelength is leaked. be able to.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein the first wavelength is not less than 9500 nm and not more than 1100 nm, and the second wavelength is not more than 1100 nm.
  • the feature is that it is not less than 500 nm and not more than 160 nm.
  • the first wavelength is set to 950 nm or more and 1100 nm or less
  • the second wavelength is set to 1500 nm or more and 1600 nm or less.
  • this light is used as signal light and the light of the first wavelength is used as excitation light
  • a semiconductor laser device can be provided that can leak inside even if signal light enters from the outside.
  • a semiconductor laser device is characterized in that, in the above invention, the first wavelength is 980 nm, and the second wavelength is 550 nm. According to the present invention, since the first wavelength is 980 nm and the second wavelength is 155 O nm, a semiconductor laser device applicable to an excitation light source in optical communication is provided. be able to.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein the first conductivity type waveguide layer disposed between the first conductivity type cladding layer and the active layer; A waveguide layer of the second conductivity type disposed between the cladding layer and the second conductivity type. .
  • the waveguide layer of the first conductivity type and the waveguide layer of the second conductivity type are provided, the emitted laser light is confined in the active layer and the waveguide layer. Further, it is possible to provide a semiconductor laser device having a wider waveguide region as compared with the case where only the active layer is propagated, and having a durability against optical damage due to a reduction in optical output density.
  • the semiconductor laser device is characterized in that, in the above invention, the active layer has a quantum well layer.
  • the active layer since the active layer includes the quantum well layer, carriers can be efficiently confined in the quantum well layer by the quantum confinement effect, and the light emission efficiency can be improved.
  • a semiconductor laser device is characterized in that, in the above invention, the active layer includes a plurality of quantum well layers and a barrier layer disposed between the plurality of quantum well layers.
  • the carrier can be confined by the quantum confinement effect in the plurality of quantum well layers, and the temperature characteristics can be improved.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein the second conductivity type cladding layer has a width in a direction perpendicular to a laser light emitting direction, the first conductivity type substrate. It is characterized by being narrower than the width.
  • the width of the cladding layer of the second conductivity type is narrow, the density of the injected current can be improved, and a semiconductor laser device having high luminous efficiency can be provided.
  • the semiconductor laser device according to the next invention is the semiconductor laser device according to the above invention, wherein a first conductivity type carrier block layer disposed between the first conductivity type waveguide layer and the active layer; A second conductive type carrier block layer disposed between the second conductive type waveguide layer and the second conductive type waveguide layer.
  • the carrier block layer of the first conductivity type and the carrier blocking layer of the second conductivity type are provided, so that the injection carrier is confined in the vicinity of the active layer to suppress the carrier overflow and to reduce the carrier overflow.
  • the thickness of the wave layer can be increased. This makes it possible to increase the output while maintaining the temperature characteristics.
  • a semiconductor laser module according to the next invention includes the above-described semiconductor laser device, an optical fiber that guides laser light emitted from the semiconductor laser device to the outside, and optically couples the semiconductor laser device and the optical fiber. It is characterized by having an optical coupling lens system. According to the present invention, since the light having the second wavelength transmitted through the optical fiber is leaked inside the semiconductor laser device, the semiconductor laser module does not emit the light having the second wavelength again. Can be provided.
  • the semiconductor laser module according to the next invention is the semiconductor laser module according to the above invention, further comprising: a photodetector that measures an optical output of the semiconductor laser device; a temperature control module that controls a temperature of the semiconductor laser device; and an isolator. It is characterized by having. According to the present invention, since the photodetector is provided, the intensity of the emitted laser light can be stabilized, and since the isolator is provided, the laser light emitted from the semiconductor laser device is again emitted. The return to the inside of the semiconductor laser device can be prevented.
  • An optical fiber amplifier comprises: an excitation light source using the semiconductor laser device or the semiconductor laser module described above; an optical fiber transmitting signal light having the second wavelength; and an optical fiber connected to the optical fiber.
  • the signal light even if a part of the signal light having the second wavelength enters the excitation light source via the power plastic, the signal light leaks inside the semiconductor laser device or the semiconductor laser module provided in the excitation light source. However, since it does not return to the optical fiber again, it is possible to suppress the generation of a noise component having the same wavelength as the signal light.
  • An optical fiber amplifier according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the amplification optical fiber is doped with erbium.
  • FIG. 1 is a front view showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the semiconductor laser device shown in FIG. Is
  • FIG. 4 is a graph showing a refractive index distribution and an effective refractive index of the semiconductor laser device according to the first embodiment with respect to light having a wavelength of 150 nm, and FIG.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating a mode of light leakage when light having a wavelength of 1550 nm is incident on the semiconductor laser device according to the first embodiment from the outside.
  • FIG. 6 is a graph showing a refractive index distribution, a light intensity distribution, and an effective refractive index of the semiconductor laser device according to the first embodiment with respect to light having a wavelength of 980 nm.
  • FIG. 6 shows a DCH laser of a comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing a refractive index distribution, a light intensity distribution, and an effective refractive index for light having a wavelength of 980 nm in FIG. 7, and FIG. 7 has a wavelength of 550 nm in a DCH laser of a comparative example.
  • FIG. 6 is a graph showing a refractive index distribution, a light intensity distribution, and an effective refractive index of the semiconductor laser device according to the first embodiment with respect to light having a wavelength of 980 nm.
  • FIG. 8 is a graph showing a refractive index distribution, a light intensity distribution, and an effective refractive index with respect to light.
  • FIG. 8 is a front view showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 8, and
  • FIG. 11 is a side sectional view showing the structure of a semiconductor laser module according to Embodiment 3
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of an optical fiber amplifier according to Embodiment 4
  • FIG. 1B and 1B are schematic diagrams showing a structure of an optical fiber amplifier according to a conventional technique and an aspect of light transmission.
  • FIG. 1 is a front view showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the structure of the semiconductor laser device according to FIG.
  • the semiconductor laser device is a so-called Decoupled Confinement Heterostructure (hereinafter, referred to as “DCH”), which is a J-laser.
  • DCH Decoupled Confinement Heterostructure
  • it has a structure that includes a carrier layer that prevents carrier overflow in addition to a cladding layer that confines light.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment includes an n-type substrate 1, an n-type cladding layer 2, an n-type waveguide layer 3, an n-type carrier block layer 4, an active layer 5, a p-type carrier block layer 6,
  • the p-type waveguide layers 7 are sequentially stacked.
  • An n-type current blocking layer 8 is disposed inside the p-type waveguide layer 7 except for a strip-shaped partial region whose longitudinal direction is parallel to the light emission direction. .
  • a p-type cladding layer 9 On the p-type waveguide layer 7, a p-type cladding layer 9, a p-type contact layer 10, and a p-side electrode 11 are sequentially laminated.
  • an n-side electrode 12 is arranged on the lower surface of the n-type substrate 1. Further, as shown in FIG. 2, a low-reflection film 19 is disposed on the light-emitting-side end surface (the right-side end surface in FIG. 2). Has a high reflection film 20 disposed thereon.
  • the n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 9 are for confining laser light generated by carrier recombination in the active layer 5. Further, the first embodiment has a function of not confining light having a predetermined wavelength other than the emitted laser light. This will be described in detail later.
  • the n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 9 are made of a material having a lower refractive index than the active layer 5, the n-type waveguide layer 3, and the P-type waveguide layer 7.
  • the 11-type cladding layer 2 is 1. .. 45 0 &. 953
  • the film thickness is 5.820 ⁇ 111
  • the p-type cladding layer 9 is Al.
  • the n-type waveguide layer 3 and the p-type waveguide layer 7 are for guiding laser light. As described above, in the DCH structure, it is not necessary to suppress carrier overflow by the cladding layer, so that the thickness of the n-type waveguide layer 3 and the p-type waveguide layer 7 can be increased. As a result, COD (Catastrophic Optical Damage) is suppressed and high light output is realized.
  • the n-type waveguide layer 3 and the P-type waveguide layer 7 are composed of GaAs, and have a thickness of 0.470 ⁇ .
  • the ⁇ -type carrier layer 4 and the ⁇ -type carrier layer 6 confine the injected carrier in the active layer 5 to suppress overflow of the carrier.
  • the ⁇ -type carrier block layer 4 and the ⁇ -type carrier block layer 6 are made of a material having a bandgap larger than that of the active layer 5 and have a sufficiently small optical thickness.
  • the ⁇ -type carrier block layer 4 prevents holes (holes), which are minority carriers in the ⁇ -type carrier block layer 4, from flowing out to the lower layer, and the ⁇ -type carrier block layer 6 prevents electrons from flowing out to the upper layer. Has been prevented.
  • the ⁇ -type carrier block layer 4 and the ⁇ -type carrier block layer 6 are 1. . Consists 4 0 & 0. 6 3, the film thickness is respectively 0. Ru fc at 0 3 5 mu m.
  • the active layer 5 is for generating a laser beam by recombination of the injected carriers. More specifically, as shown in the enlarged view of FIG. 1, the active layer 5 has two quantum well layers 14 and 16 formed by side barrier layers 13 and 17 and a barrier layer 15. It consists of a sandwiched structure. By having the quantum well layers 14 and 16, a quantum confinement effect is generated for the carriers, and the carriers can be confined with high efficiency.
  • the quantum well layers 14 and 16 need to have an extremely small thickness in order to exhibit the quantum confinement effect, and the respective thicknesses in the first embodiment are 0.01 m.
  • the composition of the quantum well layer 1 4, 1 6 consists of I n 0. 14 G a 0 . 86 A s.
  • the side barrier layers 13 and 17 and the barrier layer 15 are composed of GaAs, respectively.
  • the thickness of the side barrier layers 13 and 17 is 0.055 ⁇ m, and the thickness of the barrier layer 15 is 15 ⁇ m.
  • the thickness is 0.006 ⁇ m.
  • the active layer 5 is configured in such a manner, and the present embodiment
  • the semiconductor laser device according to 1 emits a laser beam having a wavelength of 980 nm. Since the laser light is mainly guided through the n-type waveguide layer 3, the p-type waveguide layer 7, the n-type carrier block layer 4, the p-type carrier block layer 6, and the active layer 5, these are collectively referred to below. Then, it is called the waveguide region 18.
  • the p-type contact layer 10 is for facilitating ohmic contact with the p-side electrode 11.
  • the p-type contact layer 10 is formed by doping GaAs with little oxidation deterioration with a high concentration of a p-type impurity such as zinc (Zn).
  • the thickness of the contact layer is 1.75 ⁇ m.
  • the ⁇ -type current blocking layer 8 is for allowing the injected current to flow only to a desired region of the active layer 5. Further, by forming the ⁇ -type current blocking layer 8 from a material having a lower refractive index than the waveguide layer, an effective refractive index type waveguide can be formed. Thereby, an efficient single-mode semiconductor laser can be configured.
  • the low reflection film 19 and the high reflection film 20 shown in FIG. 2 constitute a resonator.
  • the highly reflective film 20 has a reflectance of 80% or more, more preferably 98% or more.
  • the low-reflection film 19 has a film structure with a light reflectivity of 5% or less, preferably about 1%, in order to suppress instantaneous optical damage on the emission side end face.
  • the light reflectance of the low reflection film 19 is optimized according to the cavity length.
  • a fiber grating provided in an optical fiber that optically couples with the semiconductor laser device is included in the resonator together with the high reflection film 20.
  • a distributed feedback laser structure in which a periodic groove structure is provided in a part of the ⁇ -type waveguide layer 3 or the ⁇ -type waveguide layer 7 of the semiconductor laser device, or a distributed Bragg reflection laser structure may be used.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment has a function of having a wavelength different from the emission wavelength and leaking light incident from the outside inside the semiconductor laser device. This function is described below.
  • light incident from the outside a case where light having a wavelength of 1550 nm is incident on the semiconductor laser device according to the first embodiment from the outside will be considered.
  • FIG. 3 is a graph showing a refractive index distribution inside the semiconductor laser device according to the first embodiment and an effective refractive index of the semiconductor laser device.
  • the solid line indicates the refractive index of each layer.
  • the dotted line indicates the effective refractive index.
  • a sectional view of the semiconductor laser device according to the first embodiment is attached below the graph so that the relationship between each layer and the refractive index distribution and the like becomes clear.
  • the horizontal axis represents the lamination direction of each layer constituting the semiconductor laser device according to the first embodiment, and the origin of the horizontal axis is set at the boundary between the n-type cladding layer 2 and the n-type waveguide layer 3. are doing.
  • the refractive index of each layer shown in FIG. 3 indicates the refractive index for light having a wavelength of 1550 nm.
  • the refractive index of the n-type cladding layer 2 is 3.413 for light having a wavelength of 1550 nm
  • the refractive indexes of the n-type waveguide layer 3 and the p-type waveguide layer 7 are 3. 436.
  • the refractive index of the p-type cladding layer 9 is 3.274.
  • the refractive index of the n-type carrier block layer 4 and the p-type carrier block layer 6 is 3.233, the side barrier layers 13 and 17 are 3.436, and the quantum well layers 14 and 16 are 3 It is 481.
  • the refractive index distribution in FIG. 3 is shown based on these values.
  • the effective refractive index shown in FIG. 3 can be derived from a specific structure such as the thickness and the refractive index of each layer constituting the semiconductor laser device. The derivation is described below.
  • the light intensity distribution and the effective refractive index are obtained from the solution and eigenvalue of a predetermined wave equation.
  • the wave equation for deriving the light intensity distribution and the effective refractive index is
  • V t 2 + ⁇ k 0 2 n 2 (x, y)- ⁇ 2 ⁇ ] E (x, y) 0 ⁇ (1)
  • the laser beam emission direction is the z-axis
  • the direction in which the layers are stacked ie, the direction of the horizontal axis in FIG. 3
  • V t is (3Z3 X , 3 / d y) 0
  • E (x, y) indicates the electric field vector at coordinates (x, y).
  • n (X, y) indicates the refractive index at coordinates (X, y), and k. Is the wave number Is shown.
  • ⁇ is the eigenvalue of the electric field vector E (x, y) in Eq. (1). Since the structure of the semiconductor laser device is uniform in the z direction, the electric field vector E (x, y) and the refractive index n (x, y) do not depend on the z coordinate.
  • the electric field vector E (X, y) is obtained, and the electric field vector E (X, y) is obtained.
  • the light intensity distribution is obtained from the intensity distribution of E (X, y).
  • FIG. 3 does not show the light intensity distribution.
  • the light with a wavelength of 1550 nm is obtained.
  • the effective refractive index is 3.413.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment has a structure in which the refractive index of the n-type cladding layer 2 has the same value as the effective refractive index for light having a wavelength of 1550 nm.
  • the refractive index of the cladding layer is actually When the semiconductor laser device has a value equal to or higher than the effective refractive index, the semiconductor laser device does not confine light having a predetermined wavelength in the waveguide region 18.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (b) show that the semiconductor laser device according to the first embodiment has a wavelength of 150 nm externally transmitted through the low-reflection film 19 with respect to the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of light transmission inside a semiconductor laser device when light is incident.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment has a structure in which the light of 550 ⁇ m is not confined inside the waveguide region 18. Having. Therefore, the light incident from the outside leaks toward the n-type cladding layer 2 as it travels.
  • the light emitted from the low-reflection film 19 has little or no intensity compared with the incident light.
  • the semiconductor laser device when light having a wavelength of 1550 nm, which is a wavelength different from the emission laser wavelength, is incident, the light is reflected by the high-reflection film 20, and the light is reduced. There is an advantage that it is possible to suppress emission from the reflection film 19.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment cannot function as a laser light emission light source. That is, it is the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser device. It is necessary that the light of the wavelength of 980 nm be confined inside the waveguide region 18.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment performs light confinement inside the waveguide region 18 with respect to light of 980 nm.
  • FIG. 5 is a graph showing a light intensity distribution, a refractive index distribution, and an effective refractive index of the semiconductor laser device according to the first embodiment with respect to the light of 980 nm, which is the wavelength of the emitted laser light.
  • the refractive index changes depending on the wavelength.
  • the refractive index of each layer for light having a wavelength of 980 nm is 3.511 for the n-type cladding layer 2 and 3 for the n-type waveguide layer 3 and the p-type waveguide layer 7, respectively.
  • the n-type carrier block layer 4 and the p-type carrier block layer 6 are 3.306.
  • the refractive index of the p-type cladding layer 9 is 3.352.
  • the refractive index of the side barrier layers 13 and 17 and the barrier layer 15 constituting the active layer 5 is 3.537, and the quantum well layers 14 and 16 are 3.591. .
  • the light intensity distribution can be obtained by solving the wave equation (1) for the electric field vector E (X, y).
  • the effective refractive index can also be obtained by solving equation (1) and equation (2), which shows that the effective refractive index for light at a wavelength of 980 nm is 3.515. .
  • the semiconductor laser device in order for the emitted laser light to propagate only in the waveguide region 18, the semiconductor laser device according to the first embodiment requires the refractive indexes of the n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 9. Has a low value. However, light confinement does not occur at any value as long as the value is lower than the refractive index of the active layer 5, the n-type waveguide layer 3, and the P-type waveguide layer 7. In general, when the refractive indices of the n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 9 are lower than the effective refractive index of the semiconductor laser device, the semiconductor laser device can perform optical confinement. is there.
  • FIGS. 6 and 7 show the light intensity distribution, the refractive index distribution, and the effective refractive index of the conventional DCH laser.
  • FIG. 6 is a graph showing a refractive index distribution and a light intensity distribution for light of 980 nm, which is the emission wavelength of a conventional DCH laser
  • FIG. 7 is a graph showing a refractive index distribution and light intensity for 1550 nm light. It is a graph which shows a light intensity distribution.
  • the light intensity distribution and the effective refractive index are obtained from Equations (1) and (2), as in the case of FIG.
  • the conventional DCH laser has basically the same structure as the semiconductor laser device according to the first embodiment, but has an 11-type cladding layer. .. 9 0 &. . 91 consists of three, and that it is a film thickness of 2. 5 m, the film thickness of the p-type cladding layer is different in a 0. 845 ⁇ .
  • the optical characteristics are such that the refractive index and the effective refractive index of the ⁇ -type cladding layer for each wavelength are different from those of the semiconductor laser device according to the first embodiment.
  • the refractive index of the n-type cladding layer is 3.484, and the effective refractive index is 3.509 from equations (1) and (2).
  • the refractive index of the n-type cladding layer is 3.391, and the effective refractive index is 3.401.
  • the refractive index of both the n-type cladding layer and the p-type cladding layer has a value smaller than the effective refractive index for the emission wavelength of 980 nm. Then, even for a wavelength of 1550 nm, the refractive indexes of both the n-type cladding layer and the p-type cladding layer are smaller than the effective refractive index. Since the refractive index of the n-type cladding layer is smaller than the effective refractive index at both wavelengths, the conventional DCH laser has an optical confinement effect not only at 980 nm but also at 1550 nm. Is considered to occur.
  • a conventional DCH laser for example, as an excitation light source for an optical fiber amplifier
  • part of the signal light having a wavelength of 1550 nm is incident on the conventional DCH laser, and the DCH laser Then, the light is reflected by the reflection-side end face and is emitted again.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment does not have such a problem because light having a wavelength of 155 O nm leaks as described above.
  • the semiconductor laser device can confine the light of 980 nm, which is the emission wavelength, in the waveguide region to such an extent that there is no practical problem compared with the conventional DCH laser.
  • Laser oscillation can be performed with the same efficiency as a conventional DCH laser.
  • the semiconductor laser device can effectively leak light incident from the outside, and Either 50 nm light is not emitted from the emission end face, or even very weak light is emitted.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment when used as an excitation light source for an optical fiber amplifier such as an EDFA, it is possible to suppress generation of a noise component having the same wavelength as the signal light. it can. Further, regardless of the presence or absence of light incident from the outside, laser light of a predetermined wavelength can be emitted stably. Further, in the semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the film thickness of the n-type cladding layer 2 is increased as compared with the conventional DCH laser. In general, it is known that the electrical resistance and the thermal resistance inside the semiconductor laser device increase as the film thickness increases, but this does not cause any particular problem in the first embodiment.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment is not particularly inferior in terms of electric resistance and thermal resistance as compared with the conventional DCH laser. Further, in the semiconductor laser device according to the first embodiment, since the aluminum composition of the n-type cladding layer 2 is reduced as compared with the conventional DCH laser, electric resistance and thermal resistance can be suppressed.
  • the p-type cladding layer 9 is formed of the same semiconductor layer as that of the conventional DCH laser, and has a small thickness. With such a structure, the effective refractive index for light having a wavelength of 1550 nm is reduced, but it also has a secondary effect.
  • the semiconductor laser device is usually fixed on a mount having good thermal conductivity, and suppresses a rise in temperature of the active layer 5 by releasing generated heat to the mount.
  • the semiconductor laser device is fixed on the mount by a so-called junction-down configuration, and the p-side electrode 11 is in contact with the mount.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment since the thickness of the p-type cladding layer 9 is small, the heat generated in the active layer 5 can be efficiently discharged.
  • the wavelength of light incident from the outside is 1550 nm.
  • the wavelength of light is not limited to 1550 nm. It is not necessary to interpret the emission wavelength of the semiconductor laser device to be limited to 980 nm. Whether or not light incident from the outside leaks inside the semiconductor laser device is determined only by the correlation between the refractive index of the cladding layer and the effective refractive index, and has no relation to the emission wavelength of the semiconductor laser device. It is. That is, the structure of the semiconductor laser device may be designed such that the effective refractive index of the semiconductor laser device is equal to or lower than the refractive index of the cladding layer for incident light having a predetermined wavelength. .
  • the wavelength of the light incident from the outside and the emission wavelength of the semiconductor laser device are close to each other, it is not easy to leak the light incident from the outside, so the difference between the wavelength of the incident light and the emission wavelength is difficult.
  • the value is preferably at least 200 nm.
  • the emission wavelength of the semiconductor laser device is set to 950 nm to 110 nm and the wavelength of light incident from the outside is set to 150 nm to 160 nm, the output laser light Thus, it is possible to easily leak light incident from the outside while ensuring sufficient light confinement. ''
  • the structure of the semiconductor laser device is determined so that the refractive index of the n-type cladding layer 2 becomes the same value as the effective refractive index with respect to light incident from the outside.
  • the structure is not limited to a structure in which the refractive index of the cladding layer 2 and the effective refractive index have the same value. Even when the refractive index of the n-type cladding layer 2 with respect to the wavelength of the incident light is higher than the effective refractive index, the incident light can be leaked. Further, the composition and thickness of each layer are not limited to the above values.
  • the structure of the semiconductor laser device can be changed according to the use of the semiconductor laser device, the manufacturing cost, and the like.
  • the refractive index of the p-type cladding layer 9 for incident light is equal to or smaller than the effective refractive index. Even if the semiconductor laser device is designed to have a high value, it is good.
  • the semiconductor laser device may be configured such that the refractive indexes of both the n-type cladding layer 2 and the p-type cladding layer 9 are higher than the effective refractive index. In this case, outside Since the light incident from the part leaks not only to the n-type cladding layer 2 but also to the ⁇ -type cladding layer 9, light incident from the outside can be attenuated more effectively.
  • the effective refractive index with respect to light incident from the outside is reduced by changing the mixed crystal ratio and the film thickness of the semiconductor mixed crystal constituting the ⁇ -type cladding layer 2 and the ⁇ -type cladding layer 2 is formed.
  • the present invention is not limited to this structure.
  • the material of the ⁇ -type waveguide layer 3 or the ⁇ -type waveguide layer 7 may be changed to lower the effective refractive index. That is, the semiconductor laser device according to the first embodiment can be realized even if the refractive index of the cladding layer can be increased as compared with the conventional laser device, or even if the effective refractive index of the semiconductor laser device is suppressed. Can be.
  • the composition and the thickness of the active layer 5 and the ⁇ -type waveguide layer 3 other than the cladding layer may be adjusted to reduce the effective refractive index.
  • a structure may be adopted in which, when a plurality of lights of different wavelengths or light of a certain wavelength band enters from the outside, the light leaks inside the semiconductor laser device.
  • Such a semiconductor laser device can be realized by a configuration in which the refractive index of the cladding layer at each wavelength is lower than the effective refractive index.
  • the refractive index of the ⁇ -type cladding layer 2 is lower than the effective refractive index with respect to light incident from the outside, the difference is small, and the ⁇ -type cladding layer 2 does not affect the emission wavelength. If the refractive index of the ⁇ -type cladding layer is lower than the effective refractive index, light entering from the outside is hardly confined in the waveguide region and does not exit from the exit end face. Even when emitted, only very weak light is emitted. However, as can be seen from FIG. 7 showing the refractive index distribution and the like for the light having a wavelength of 150 nm in the DC laser of the comparative example, the effective refractive index is 1.00 of the refractive index of the cladding layer 2.
  • the value of the effective refractive index with respect to light incident from the outside is within 1.03 times the refractive index of the cladding layer 2.
  • the semiconductor material forming each layer is not limited to the above.
  • the conductivity type of the substrate may be not only n-type but also p-type.
  • a structure in which a mold clad layer, a p-type waveguide layer, and the like are sequentially stacked may be employed.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG.
  • the semiconductor laser device according to the second embodiment has a so-called ridge structure, and the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment will be described below.
  • semiconductor layers similar to those in the first embodiment have the same names, and have the same functions unless otherwise specified.
  • the semiconductor laser device includes an n-type cladding layer 22, an n-type waveguide layer 23, an active layer 24, and a p-type waveguide
  • the layer 25 and the p-type cladding layer 26 are laminated.
  • the p-type cladding layer 26 is processed into a mesa stripe in the upper region, and the width of the upper region of the p-type cladding layer 26 in the direction perpendicular to the laser light emission direction is equal to that of the n-type substrate 21. It is narrower than the width.
  • a p-type contact layer 27 is laminated, and most of the upper surface of the p-type cladding layer 26 and the p-type contact layer 27 are formed by the insulating layer 28. Covered.
  • the portion of the upper surface of the p-type cladding layer 26 that is not covered with the insulating layer 28 is a stripe-shaped region having a longitudinal direction in the laser light emission direction.
  • a p-side electrode 29 is disposed on the insulating layer 28 and the exposed p-type contact layer 27.
  • an n-side electrode 30 is disposed on the lower surface of the n-type substrate 21.
  • the active layer 24 has a so-called multiple quantum well structure, and includes a barrier layer 31a, a quantum well layer 32a, a barrier layer 31b, a quantum well layer 32b, and a barrier layer 31 in order from the bottom. c, the quantum well layer 32c, and the barrier layer 31d are laminated.
  • the insulating layer 28 is for allowing a current injected from the p-side electrode 29 to flow only in a partial region inside the semiconductor laser device.
  • the current injected from the p-side electrode 29 due to the presence of the insulating layer 28 causes the insulating layer 28 to exist on the upper surface of the p-type contact layer 27. It flows into the inside of the semiconductor laser device only from the not-partially striped region. By narrowing the region where the current flows, high-density current can be injected and the luminous efficiency is improved. Therefore, the insulating layer 28 has the function of a current blocking layer, and need not be formed of an insulating material as long as it functions as a current block layer. For example, even when the semiconductor device is formed of an 11-type semiconductor layer, the inflow of current can be prevented.
  • the refractive index of at least one of the n-type cladding layer 22 and the p-type cladding layer 26 is equal to the effective refractive index with respect to the wavelength of light incident from the outside.
  • the semiconductor laser device may be designed to be higher than the effective refractive index. Then, with respect to the light having the wavelength of the emitted laser light, the refractive index of both the n-type cladding layer 22 and the p-type cladding layer 26 is designed to be lower than the effective refractive index.
  • the semiconductor laser device according to the second embodiment is configured such that light having an emission wavelength is confined in the waveguide region, and light incident from outside is confined to the outside of the waveguide region.
  • a leaked semiconductor laser device can be realized.
  • the structure is such that the refractive indexes of the n-type cladding layer 22 and the p-type cladding layer 26 are lower than the effective refractive index.
  • the refractive index of the p-type cladding layer 26 In the case where a material having a high refractive index is used for the cladding layer and the refractive index of the cladding layer is made higher than the effective refractive index by increasing the film thickness, as in Embodiment 1, In this case, it is desirable to increase the refractive index of the p-type cladding layer 26.
  • the thermal resistance and electric resistance of the clad layer increase by increasing the thickness of the clad layer having a high refractive index.
  • the semiconductor laser device according to the second embodiment has a ridge structure and is fixed on a mount, the n-side electrode 30 is fixed so as to be in contact with the upper surface of the mount.
  • the mount has a function as a heat sink that emits heat generated by the semiconductor laser device to the outside. Therefore, the mount is located between the active layer 24 and the n-side electrode 30. It is not advisable to increase the thermal resistance of the doped layer 22.
  • the n-type cladding layer 22 can maintain the same thickness as the conventional one, and the heat radiation efficiency does not deteriorate. .
  • the density of impurities doped into the p-type cladding layer 26 must be increased in order to suppress an increase in electric resistance. Desired ,.
  • the present invention is not limited to these two structures, and the semiconductor laser device to which the present invention is applied can be applied to a separate confinement structure (SCH) laser, and can be applied to a semiconductor laser device having another structure. There may be. More specifically, the present invention can be applied to any semiconductor laser device having a structure in which an active layer for performing light emission recombination of a carrier is sandwiched between cladding layers having a lower refractive index than the active layer.
  • SCH confinement structure
  • a semiconductor laser module is configured using the semiconductor laser device according to the first or second embodiment.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing a configuration of a semiconductor laser module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the semiconductor laser module according to the third embodiment includes a semiconductor laser device 41 corresponding to the semiconductor laser device described in the first embodiment.
  • the semiconductor laser device 41 has a junction-down configuration in which the p-side electrode is joined to the laser mount 48.
  • a temperature control module 50 as a temperature control device is arranged on an inner bottom surface of a package 51 formed of ceramic or the like.
  • a base 47 is disposed on the temperature control module 50, and a laser mount 48 is disposed on the base 47. It is.
  • the temperature control module 50 is supplied with a current (not shown), and performs cooling and heating depending on the polarity.
  • the temperature control module 50 cools and controls the temperature to a lower temperature, and the laser light has a shorter wavelength than the desired wavelength. In some cases, it is heated to a higher temperature.
  • This temperature control is specifically controlled based on a detection value of a thermistor 49 disposed on the laser mount 48 and in the vicinity of the semiconductor laser device 41.
  • the temperature control module 50 is controlled so that the temperature of the laser mount 48 is kept constant.
  • a control device (not shown) controls the temperature control module 50 so that the temperature of the laser mount 48 decreases as the drive current of the semiconductor laser device 41 increases. By performing such temperature control, the output stability of the semiconductor laser device 41 can be improved, which is also effective for improving the yield.
  • the laser mount 48 is desirably formed of a material having high thermal conductivity, such as a diamond. This is because, when the laser mount 48 is formed of diamond, heat generation when a high current is applied is suppressed. '
  • Laser light emitted from the semiconductor laser device 41 is guided to the optical fiber 45 via the first lens 42, the isolator 43, and the second lens 44.
  • the second lens 44 is provided on the package 51 on the optical axis of the laser beam, and is optically coupled to an optical fiber 45 connected externally.
  • the current monitor 46 monitors and detects light leaked from the high reflection film side of the semiconductor laser device 41.
  • an isolator 43 is interposed between the semiconductor laser device 41 and the optical fiber 45 so that reflected return light from other optical components does not return into the resonator. ing.
  • the semiconductor laser device 41 has the structure shown in FIGS. 1 and 2, a fiber grating is disposed inside the optical fiber 45, and the semiconductor laser device 4
  • the structure is such that the resonator is formed with the reflection-side end face of No. 1.
  • the isolators 43 need to be in-line instead of being arranged in the semiconductor laser module.
  • the semiconductor laser device according to the first embodiment is used as the semiconductor laser device 41.
  • the semiconductor laser device 41 When light having a wavelength different from the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser device 41 is transmitted through the optical fiber 45, the light passes through the second lens 44 and the first lens 42 and passes through the semiconductor laser device. 4 It is incident on 1. Since the light incident on the semiconductor laser device 41 is diffused, it is suppressed that the light is reflected by the reflection-side end face of the semiconductor laser device 41 and is again emitted from the semiconductor laser device 41 to the optical fiber 45. can do. Further, as described in the first embodiment, light incident from the outside leaks from the waveguide region of the semiconductor laser device to the n-type cladding layer. Since the semiconductor laser device 41 is fixed on the laser mount 48 in a junction-down configuration, light incident from an external force leaks vertically upward.
  • the light incident from the outside is emitted to the upper part of the semiconductor laser device 41. If the light is emitted to the lower part, the light may be reflected at the boundary with the laser mount 48 and return to the semiconductor laser device 41 again, but this is not the case by being emitted to the upper part. Further, since the light is emitted upward, the emitted light does not impede the current monitor 46 and does not hinder the wavelength monitoring.
  • the semiconductor laser device according to the second embodiment may be used as the semiconductor laser device 41. Since the semiconductor laser device according to the second embodiment has a ridge structure, when the semiconductor laser device is fixed on the laser mount 48, the n-side electrode and the laser mount 48 contact each other instead of having a junction-down structure. It is preferable to adopt an embodiment in which
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a structure of an optical fiber amplifier according to a fourth embodiment.
  • the optical fiber amplifier according to the fourth embodiment includes a semiconductor laser module 55 functioning as an excitation light source, an amplification optical fiber 59 for amplifying the signal light 56, and an excitation light emitted from the semiconductor laser module 55. And a WDM force brass 58 for causing the light to enter the amplification optical fiber 59. Further, an isolator 57 is arranged before the signal light 56 enters the WDM force blur 58, and an isolator 60 is arranged after the amplification optical fiber 59.
  • the signal light 56 is light emitted from the signal light source and transmitted through the optical fiber, and has a wavelength of 155 nm.
  • the WDM coupler 58 outputs the pump light emitted from the semiconductor laser module 55 to the amplification optical fiber 59. Further, the isolator 57 blocks light reflected from the WDM force bra 58 and suppresses noise and the like. Further, the isolator 60 is for shielding the amplification optical fiber 59 from reflected light.
  • an erbium-doped optical fiber is used for the optical fiber 59 for width.
  • EDF is made by adding erbium ions (Er3 + ) to an optical fiber, and absorbs light with a wavelength of about 980 nm or about 148 nm to excite electrons in erbium ions. It has the property to be. These electrons amplify the signal light 56 having a wavelength of 150 nm.
  • the semiconductor laser module 55 uses the semiconductor laser module according to the third embodiment. Accordingly, light having a wavelength of 150 nm, which is incident on the semiconductor laser module 55 from the outside, diffuses in the semiconductor laser module 55. Then, the light of 150 nm is not emitted again from the semiconductor laser module 55 or emitted with a small light intensity that does not affect the signal light.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser module 55 as an excitation light source passes through the WDM coupler 58 and is incident on the amplification optical fiber 59 from the front. Since the wavelength of the incident laser light is 980 nm, the laser light No. 59 is absorbed by the erbium ions doped in the semiconductor, and the electrons in the erbium ions are excited.
  • the signal light 56 passes through the isolator 57 and enters the amplification optical fiber 59 from behind. As described above, the electrons of the Erbium ions doped in the amplification optical fiber 59 are excited, and the signal light 56 is amplified by the energy of the excited electrons.
  • a part of the amplified signal light 56 is branched by the WDM coupler 58 and enters the semiconductor laser module 55.
  • the semiconductor laser device mounted on the semiconductor laser module 55 leaks 150 nm light into the n-type cladding layer without confining it in the waveguide region.
  • the structure has a structure to release the light to the substrate. Therefore, most of the light incident on the semiconductor laser module 55 does not reach the reflection-side end face, and most of the light that reaches the reflection-side end face and leaks to the n-type cladding layer, It will not be emitted again.
  • the light having a wavelength of 980 nm, which is the emission wavelength is confined in the waveguide region, so that the function of the pump light as an output light source is not impaired.
  • the optical fiber amplifier according to the fourth embodiment can effectively suppress noise components having the same wavelength as the signal light. Therefore, the original signal light and the noise component having a phase difference from the original signal light by passing through the semiconductor laser module 55 are not multiplexed, which may hinder information transmission. Absent.
  • the fourth embodiment employs a so-called forward pumping method in which pumping light is pumped from the front of the amplification optical fiber 59
  • the present invention is not limited to this method.
  • the present invention can be applied to an optical fiber amplifier of a so-called backward pumping system in which signal light and amplification light before amplification are multiplexed in advance and then input to the amplification optical fiber 59. It is possible.
  • the signal light is amplified using the EDFA.
  • the present invention can be applied to an optical fiber amplifier using a pumping method other than the EDFA.
  • the semiconductor laser device included in the pump light source has a structure in which signal light is diffused, so that noise components can be suppressed.
  • the semiconductor laser module according to the third embodiment is used as an excitation light source, but can be applied to a signal light source.
  • a semiconductor laser module incorporating a semiconductor laser device is used as a signal light source in the same manner as an excitation light source. For this reason, it is necessary to prevent the light incident from the outside from being reflected on the reflection-side end face of the semiconductor laser device and entering the optical fiber again.
  • the refractive indices of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer are larger than the effective refractive index. Since it is small, it has an effect that light of the first wavelength can be confined between the cladding layer of the first conductivity type and the cladding layer of the second conductivity type.
  • the refractive index of at least one of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer for the second wavelength is different. Since it has a value equal to or more than the effective refractive index, there is an effect that light entering from the outside is not confined and light can be leaked to the cladding layer having a high refractive index.
  • the refractive index of the clad layer having a high impurity density for the second wavelength is higher than the effective refractive index.
  • the cladding layer can be made to have a higher refractive index than the effective refractive index by forming a cladding layer by laminating a high-refractive-index material thickly.
  • the refractive index of the first conductivity type cladding layer is made higher than the effective refractive index, and the thickness of the active layer and the second conductivity type cladding layer are increased. If the structure is not increased, it is possible to provide a semiconductor laser device which does not adversely affect the conduction of heat generated from the active layer.
  • the difference between the first wavelength and the second wavelength is set to 200 nm or more, the light having the first wavelength is easily confined, and the light having the second wavelength is easily leaked. This has the effect of being able to leak.
  • the first wavelength is not less than 950 nm and not more than OO nm
  • the second wavelength is not less than 1500 nm and not more than 160 nm.
  • the first wavelength is 980 nm and the second wavelength is 155 nm, so that the semiconductor laser can be applied to an excitation light source in optical communication. The effect that a device can be provided is produced.
  • the first conductive type waveguide layer and the second conductive type waveguide layer are provided, so that the emitted laser light is confined in the active layer and the waveguide layer.
  • the semiconductor laser device has a wider waveguide region than the case where only the active layer is propagated, and can reduce the optical output density, thereby providing a semiconductor laser device having durability against optical damage.
  • the active layer includes the quantum well layer
  • carriers can be efficiently confined in the quantum well layer due to the quantum confinement effect, and light emission efficiency can be improved. This has the effect.
  • the carrier can be confined by the quantum confinement effect in the plurality of quantum well layers. There is an effect that the temperature characteristics can be improved.
  • the width of the cladding layer of the second conductivity type is narrow, the density of the injected current can be improved, and a semiconductor laser device having high luminous efficiency can be provided. When it can be done, it has a ray effect.
  • the injection carrier is confined near the active layer to suppress the carrier overflow.
  • the semiconductor laser since the light having the second wavelength transmitted through the optical fiber is diffused inside the semiconductor laser device, the semiconductor laser which does not emit the light having the second wavelength again This has the effect of providing a module.
  • the photodetector since the photodetector is provided, the intensity of the emitted laser light can be stabilized, and since the isolator is provided, the laser light emitted from the semiconductor laser device is again used as a semiconductor. This has the effect of preventing return to the inside of the laser device.
  • the signal light is diffused inside the semiconductor laser device or the semiconductor laser module provided in the excitation light source.
  • the effect of suppressing the generation of noise components having the same wavelength as the signal light can be achieved.
  • erbium is added to the amplification optical fiber, so that an optical amplifier using EDFA can be provided.
  • the semiconductor laser device, the semiconductor laser module, and the optical fiber amplifier using the semiconductor laser module according to the present invention realize stable and high gain amplification and can be used for an optical communication system.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

ｎ型基板（１）上に、ｎ型クラッド層（２）、ｎ型導波層（３）、ｎ型キャリアブロック層（４）、活性層（５）、ｐ型キャリアブロック層（６）、ｐ型導波層（７）が順次積層されている。ｐ型導波層（７）内部には、長手方向が光出射方向と平行になるようなストライプ状の一部領域を除いた部分に、ｎ型電流ブロッキング層（８）が配置されている。そして、ｐ型導波層（７）上には、順次ｐ型クラッド層（９）、ｐ型コンタクト層（１０）、ｐ側電極（１１）が積層されている。ｎ型基板（１）の下面には、ｎ側電極（１２）が配置されている。また、外部から入射する光の波長に対してはｎ型クラッド層（２）の屈折率が実効屈折率と等しい値を有し、出射波長の光に対してはｎ型クラッド層（２）およびｐ型クラッド層（９）が実効屈折率よりも低い屈折率を有する。

Description

半導体レーザ装置、 半導体レーザモジュールおよび光フアイバ増幅器 技術分野
本発明は、 第 1導電型の半導体基板上に順次第 1導電型のクラッド層、 活性層 および第 2導電型のクラッド層を積明層した構造を有する半導体レーザ装置に関し、 特に、 外部から入射し、 出射レーザ光と田異なる波長を有する光に対して光閉じ込 めをおこなわない半導体レーザ装置、 半導体レーザモジュールぉよび光ファイバ 増幅器に関する。
背景技術
従来、 光ファイバ通信によってインターネット等の情報伝達がおこなわれてい る。 光ファイバ通信は、 光ファイバ中を光信号が伝送されることで情報の伝達を おこなう。 光信号の長距離伝送を可能にするために従来さまざまな工夫がなされ ているが、 長距離伝送に伴う光強度損失を 0に抑制することは現時点では不可能 であり、 一定の割合で光信号は減衰する。 したがって、 減衰した光信号を増幅す るための光フアイバ増幅器が必要となる。
図 1 2 ( a ) は、 従来技術にかかる光ファイバ増幅器のうち、 後方励起方式の 光ファイバ増幅器の構造を示す模式図である。 信号光源 1 0 1から出射された信 号光は、 光ファイバ中を伝送し、 増幅用光ファイバ 1 0 4に入射する。 一方、 励 起光源 1 0 2から出射された励起光は、 励起光伝送光ファイバ 1 0 5を伝送し、 カプラ 1 0 3を通過して増幅用光ファイバ 1 0 4に入射する。 E D F A (Erbium Doped Fiber Amplifier) を用いた光ファイバ増幅器において、 増幅用光： バ 1 0 4にはエルビゥムイオンが添カ卩されており、 励起光が増幅用光：
0 4に入射することで、 エルビウムイオンは高エネルギー状態に励起される。 そして、 励起された状態の増幅用光ファイバ 1 0 4中に信号光が入射する際 信号光と同一波長かつ同一位相の光が誘導放出される。 したがって、 信号光は増 幅用光ファイバ 1 0 4に入射する前に比べてその強度が増幅され、 増幅信号光と して光ファイバ中を伝送する。
しかし、 従来の光ファイバ増幅器には、 励起光源 1 0 2が存在するために信号 光に一定のノイズが発生するという問題を有する。 上述したように、 力ブラ 1 0 3は、 信号光を伝送する光ファイバと励起光伝送光ファイバ 1 0 5とを光結合さ せている。 したがって、 図 1 2 ( b ) に示すように、 励起光が光ファイバに伝送 されるだけでなく、 図 1 2 ( b ) において点線矢印で示す信号光の一部が、 カプ ラ 1 0 3で分岐して励起光伝送光ファイバ 1 0 5中を伝送し、 励起光源 1 0 2に 入射する。
一方、 励起光源 1 0 2を構成する半導体レーザ装置は、 レーザ発振をおこなう ための共振器構造を備える。 具体的には、 励起光源 1 0 2を構成する半導体レー ザ装置にはレーザ光出射側端面と対向した端面上に高反射膜が配置されている。 そのため、 力ブラ 1 0 3で分岐され、 半導体レーザ装置に入射した一部の信号光 は、 高反射膜で反射されて励起光源から出射し、 励起光伝送光ファイバ 1 0 5を 伝送して力ブラ 1 0 3で増幅された信号光と再び合波する。 増幅用光ファイバ 1 0 4で増幅された増幅信号光と、 励起光源に入射した一部の信号光との間には、 励起光伝送光ファイバ 1 0 5および励起光源 1 0 2の共振器長の分だけ光路差が 存在する。 したがって、 力ブラ 1 0 3から出力される信号光は、 増幅信号光と所 定の位相差を有する一部の信号光からなるノイズを含むこととなる。 このような ノイズの存在により、 信号光を受信する側において信号の読みとりエラーが生じ て情報を正確に伝送することが困難となる。
従来の光ファイバ増幅器では、 励起光源 1 0 2を有する限り、 このようなノィ ズの発生は回避することのできない問題である。 そして、 上述のノイズは、 信号 光と同一の波長を有することから、 信号光と異なる波長の光を排除することでノ ィズ除去をおこなう従来のフィルタリング装置では除去することができない。 本発明は上記従来技術に鑑みてなされたもので、 光ファイバ通信において、 励 起光源側にいったん分岐する信号光に起因するノィズの発生を抑制する半導体レ 一ザ装置、 半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器を提供することを目 的とする。 発明の開示
本発明にかかる半導体レーザ装置は、 第 1導電型の半導体基板上に順次第 1導 電型のクラッド層、 活性層および第 2導電型のクラッド層を積層し、 出射側端面 を備え、 前記出射側端面から第 1の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ装置 であって、 前記第 1導電型のクラッド層および前記第 2導電型のクラッド層の第 1の波長に対する屈折率は、 前記第 1の波長に対する実効屈折率よりも低い値を 有し、 外部から出射側端面を通過して入射する第 2の波長の光に対して、 前記第 1導電型のクラッド層または前記第 2導電型のクラッド層の少なくとも一方の屈 折率が、 前記第 2の波長に対する実効屈折率と等しい若しくは該実効屈折率より も高い値を有することを特徴とする。
この発明によれば、 出射波長である第 1の波長に関して、 第 1の導電型のクラ ッド層および第 2の導電型のクラッド層の屈折率が、 実効屈折率よりも小さいた め、 第 1の波長の光については第 1導電型のクラッド層と第 2導電型のクラッド 層との間に閉じ込めることができる。 一方で、 外部から入射される第 2の波長を 有する光に対しては、 第 2の波長に対する第 1導電型のクラッド層と第 2導電型 のクラッド層の少なくとも一方の屈折率が実効屈折率以上の値を有するため、 外 部から入射される光については閉じ込めをおこなわず、 高い屈折率を有するクラ ッド層に光を漏洩させることができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1導電 型のクラッド層と前記第 2導電型クラッド層のうち不純物密度の高レ、クラッド層 力 前記第 2の波長に対して、 実効屈折率と等しい若しくは該実効屈折率よりも 高い屈折率を有することを特徴とする。
この発明によれば、 不純物密度の高いクラッド層の前記第 2の波長に対する屈 折率を実効屈折率よりも高くしている。 一つの手段として、 屈折率の高い材料を 厚く積層してクラッド層を形成することでクラッド層の屈折率を実効屈折率より も高い値とすることが可能だが、 その場合に不純物を多く ドープしたクラッド層 を選択することで、 膜厚の増大による熱抵抗および電気抵抗の増大を抑制するこ とができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1導電 型のクラッド層が、 前記第 2の波長に対して実効屈折率と等しい若しくは該実効 屈折率よりも高い屈折率を有することを特 ί敷とする。
この発明によれば、 第 1導電型のクラッド層の第 2の波長に対する屈折率を高 めている。 半導体レーザ装置をレーザマウント上にジャンクションダウン構成で 固定する場合、 第 1導電型のクラッド層の屈折率を実効屈折率よりも高くして、 活性層と第 2導電型のクラッド層の膜厚を増大させない構造とすれば、 活性層か ら発生する熱の伝導に悪影響を与えない半導体レーザ装置を提供することができ る。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 第 1導電型の 半導体基板上に順次第 1導電型のクラッド層、 活性層およぴ第 2導電型のクラッ ド層を積層し、 出射側端面を備え、 前記出射側端面から第 1の波長のレーザ光を 出射する半導体レーザ装置であって、 前記第 1導電型のクラッド層および前記第 2導電型のクラッド層の第 1の波長に対する屈折率は、 前記第 1の波長に対する 実効屈折率よりも低い値を有し、 外部から出射側端面を通過して入射する第 2の 波長の光に対して、 前記実効屈折率が、 前記第 1導電型のクラッド層または前記 第 2導電型のクラッド層の少なくとも一方の屈折率に対して、 1 . 0 0 3·倍以下 の値を有することを特徴とする。
この発明によれば、 実効屈折率が少なくとも一方のクラッド層の屈折率と同等 もしくは大きな値を有する場合であっても、 1 . 0 0 3倍以下ならば、 外部から 入射する光の閉じこめを防止することができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1の波 長と前記第 2の波長との差分値が、 2 0 0 n m以上であることを特徴とする。 この発明によれば、 第 1の波長と第 2の波長との差分値が 2 0 O n m以上とし たため、 容易に第 1の波長を有する光を閉じ込め、 第 2の波長を有する光を漏洩 させることができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 上記の発明に おいて、 前記第 1の波長は 9 5 0 n m以上、 1 1 0 0 n m以下であり、 前記第 2 の波長は 1 5 0 0 n m以上、 1 6 0 0 n m以下であることを特 @とする。
この発明によれば、 第 1の波長が 9 5 0 n m以上、 1 1 0 0 n m以下とし、 第 2の波長を 1 5 0 0 n m以上、 1 6 0 0 n m以下としため、 第 2の波長の光を信 号光とし、 第 1の波長の光を励起光とした場合に信号光が外部から入射しても内 部で漏洩することができる半導体レーザ装置を提供することができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1の波 長は 9 8 0 n mであり、 前記第 2の波長は 1 5 5 0 n mであることを特徴とする。 この発明によれば、 第 1の波長は 9 8 0 n mであり、 第 2の波長は 1 5 5 O n mとしたため、 光通信における励起光源に適用することが可能な半導体レーザ装 置を提供することができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1導電 型のクラッド層と前記活性層との間に配置された第 1導電型の導波層と、 前記活 性層と前記第 2導電型のクラッド層との間に配置された第 2導電型の導波層とを さらに有することを特徴とする。 .
この発明によれば、 第 1導電型の導波層と第 2導電型の導波層とを設けること としたため、 出射するレーザ光は活性層およぴ導波層内に閉じ込められることと なり、 活性層のみを伝播する場合と比較して広い導波領域を有し、 光出力密度を 低減できること力 ら光学損傷に対する耐久性を有する半導体レーザ装置を提供す ることができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記活性層は、 量子井戸層を有することを特徴とする。 この発明によれば、 活性層が量子井戸層を備えたこととしたため、 量子閉じ込 め効果により、 キャリアを量子井戸層内に効率的に閉じ込めることができ、 発光 効率を向上させることができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記活性層は、 複数の量子井戸層と、 該複数の量子井戸層間に配置された障壁層とを備えること を特徴とする。
この発明によれば、 互いに分離された複数の量子井戸層を有することとしたた め、 複数の量子井戸層で量子閉じ込め効果によりキヤリァの閉じ込めが可能で、 温度特性を向上させることができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 上記の発明に おいて、 前記第 2導電型のクラッド層は、 レーザ光出射方向の直角方向の幅が前 記第 1導電型の基板の幅よりも狭いことを特徴とする。
この発明によれば、 第 2導電型のクラッド層の幅が狭い構造としたため、 注入 される電流の密度を向上させることができ、 高い発光効率を有する半導体レーザ 装置を提供することができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザ装置は、 上記の発明において、 前記第 1導電 型の導波層と前記活性層との間に配置された第 1導電型のキャリアブロック層と、 前記活性層と前記第 2導電型の導波層との間に配置された第 2導電型のキヤリァ ブロック層とをさらに備えることを特徴とする。
この発明によれば、 第 1導電型のキャリアブロック層および第 2導電型のキヤ リアブ口ック層を設けることとしたため、 注入キヤリァを活性層近傍に閉じ込め てキヤリァオーバーフローを抑制するとともに、 導波層の膜厚を増大させること ができる。 これにより、 温度特性を維持しつつ、 高出力化が可能となる。 つぎの発明にかかる半導体レーザモジュールは、 上記の半導体レーザ装置と、 前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光フアイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとを光結合する光結合レンズ系とを備え たことを特 ί敫とする。 この発明によれば、 光ファイバ中を伝送してきた第 2の波長を有する光が半導 体レーザ装置内部で漏洩されるため、 再度第 2の波長を有する光を出射すること がない半導体レーザモジュールを提供することができる。
つぎの発明にかかる半導体レーザモジュールは、 上記の発明において、 前記半 導体レーザ装置の光出力を測定する光検出器と、 前記半導体レーザ装置の温度を 制御する温調モジュールと、 アイソレータとを、 さらに備えたことを特徴とする。 この発明によれば、 光検出器を備えたこととしたため、 出射レーザ光強度を安 定化させることができ、 アイソレータを備えたこととしたため、 半導体レーザ装 置から出射されたレーザ光が、 再び半導体レーザ装置内部に戻ることを防止する ことができる。
つぎの発明にかかる光ファイバ増幅器は、 上記の半導体レーザ装置あるいは上 記の半導体レーザモジュールを用いた励起光源と、 前記第 2の波長を有する信号 光を伝送する光ファイバと、 該光ファイバと接続された増幅用光ファイバと、 前 記第 1の波長を有し、 前記励起光源から出射される励起光を増幅用光ファィバに 入射させるための力ブラとを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 第 2の波長を有する信号光の一部が力プラを介して励起光 源に入射しても、 励起光源に備えられた半導体レーザ装置もしくは半導体レーザ モジュールの内部において漏洩させ、 再び光ファイバに戻ることはないため、 信 号光と同一波長のノィズ成分の発生を抑制することができる。
つぎの発明にかかる光ファイバ増幅器は、 上記の発明において、 前記増幅用光 ファイバは、 エルビゥムが添加されていることを特徴とする。
この発明によれば、 増幅用光ファイバはエルビウムが添カ卩されることとしたた め、 E D F Aによる光増幅器を提供することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の構造を示す正面図であり、 第 2図は、 第 1図に示した半導体レーザ装置の A— A線断面図であり、 第 3図は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の、 1 5 5 0 n mの波長を有する光に対 する屈折率分布および実効屈折率を示すグラフであり、 第 4図は、 （a ) 、
( b ) 共に、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置に 1 5 5 0 n mの波長を有 する光が外部から入射した場合の、 光の漏洩の態様を示す模式図であり、 第 5図 は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の、 9 8 0 n mの波長を有する光に 対する屈折率分布、 光強度分布および実効屈折率を示すグラフであり、 第 6図は、 比較例の D C Hレーザにおける 9 8 0 n mの波長を有する光に対する屈折率分布、 光強度分布および実効屈折率を示すグラフであり、 第 7図は、 比較例の D C Hレ 一ザにおける 1 5 5 0 n mの波長を有する光に対する屈折率分布、 光強度分布お よび実効屈折率を示すグラフであり、 第 8図は、 実施の形態 2にかかる半導体レ 一ザ装置の構造を示す正面図であり、 第 9図は、 第 8図の B— B線における断面 図であり、 第 1 0図は、 実施の形態 3にかかる半導体レーザモジュールの構造を 示す側面断面図であり、 第 1 1図は、 実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器の 構造を示す模式図であり、 第 1 2図は、 （a ) 、 ( b ) 共に、 従来技術にかかる 光フアイバ増幅器の構造および光の伝送の態様を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して、 本発明にかかる半導体レーザ装置、 半導体レーザモジ ュールぉよび光フアイバ増幅器の好適な実施の形態について説明する。 図面の記 載において、 同一または類似部分には同一あるいは類似の符号を付している。 ま た、 図面は模式的なものであり、 各部分の厚みと幅の関係、 各部分の大きさの比 率などは、 現実のものとは異なることに留意する必要がある。 図面の相互間にお いても、 互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんで ある。
'実施の形態 1 .
実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置について説明する。 図 1は、 実施の形 態 1にかかる半導体レーザ装置の構造を示す正面図であり、 図 2は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の構造を示す側面断面図である。
本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 いわゆる完全分離閉じ込め構造 (Decoupled Confinement Heterostructure：以下、 「D C H」 と言う J レーザ である。 すなわち、 通常のダブルへテロレーザのように、 クラッド層によって光 の閉じ込めとキャリアのオーバーフローを防止する構造とするのではなく、 光の 閉じ込めをおこなうクラッド層の他に、 キヤリァのオーバーフローを防止するキ ャリアブ口ック層を備えた構造を有する。
まず、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の具体的な構造について、 図 1および図 2を参照して説明する。 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 n型基板 1上に、 n型クラッド層 2、 n型導波層 3、 n型キャリアブロック層 4、 活性層 5、 p型キャリアブロック層 6、 p型導波層 7が順次積層されている。 ま た、 p型導波層 7内部には、 長手方向が光出射方向と平行になるようなストライ プ状の一部領域を除いた部分に、 n型電流プロッキング層 8が配置されている。 そして、 p型導波層 7上には、 順次 p型クラッド層 9、 p型コンタク ト層 1 0、 p側電極 1 1が積層されている。 また、 n型基板 1の下面には、 n側電極 1 2が 配置されている。 さらに、 図 2で示すように、 光出射側端面 （図 2における右側 端面） 上には低反射膜 1 9が配置され、 光出射側端面と対向した反射側端面 （図 2における左側端面） には高反射膜 2 0が配置されている。
n型クラッド層 2および p型クラッド層 9は、 活性層 5におけるキャリア再結 合によって生じたレーザ光の閉じ込めをおこなうためのものである。 また、 本実 施の形態 1においては、 出射するレーザ光以外の所定の波長を有する光に対して 光閉じ込めをおこなわなレ、機能も有する。 このことについては後に詳説する。 n型クラッド層 2および p型クラッド層 9は、 活性層 5、 n型導波層 3および P型導波層 7よりも低い屈折率を有する材料によって構成されている。 実施の形 態 1においては、 11型クラッド層2は 1。.。450 &。.955 3から構成され、 膜厚は 5 . 8 2 0 ^ 111であり、 p型クラッド層 9は A l。.32G a 0.68A sから構成されて レヽる。 n型導波層 3および p型導波層 7は、 レーザ光を導波するためのものである。 上述したように、 D C H構造では、 クラッド層によってキャリアのオーバーフロ 一を抑制する必要がないため、 n型導波層 3および p型導波層 7の膜厚を大きく 取ることができる。 これによつて、 C O D (Catastrophic Optical Damage) を 抑制し、 高光出力を実現している。 実施の形態 1においては、 n型導波層 3およ ぴ P型導波層 7は G a A sから構成され、 膜厚は 0 . 4 7 0 μ ιηである。
η型キヤリアブ口ック層 4および ρ型キヤリアブ口ック層 6は、 注入されたキ ャリァを活性層 5内部に閉じ込め、 キヤリアのオーバーフローを抑制するための ものである。 具体的には、 η型キャリアブロック層 4および ρ型キャリアプロッ ク層 6は、 活性層 5よりもバンドギヤップカ S大きい材料を使用し、 光学的には十 分に薄い膜厚を有する。 そして、 η型キャリアブロック層 4は、 η型キャリアブ ロック層 4における小数キャリアであるホール （正孔） が下層に流出することを 防止し、 ρ型キャリアブロック層 6は電子が上層に流出することを防止している。 なお、 本実施の形態 1においては、 η型キャリアブロック層 4および ρ型キヤリ ァブロック層6は 1。.40 & 0.6 3から構成され、 膜厚はそれぞれ0 . 0 3 5 μ mで fcる。
活性層 5は、 注入されたキャリアの再結合によってレーザ光を発生させるため のものである。 具体的には、 活性層 5は、 図 1の拡大図において示すように、 2 個の量子井戸層 1 4、 1 6が、 サイド障壁層 1 3、 1 7および障壁層 1 5によつ て挾み込まれた構造からなる。 量子井戸層 1 4、 1 6を有することで、 キャリア に対して量子閉じ込め効果が生じ、 高い効率でキャリアを閉じ込めることができ る。 量子井戸層 1 4、 1 6は、 量子閉じ込め効果を発揮するためにきわめて薄い 膜厚からなる必要があり、 本実施の形態 1におけるそれぞれの膜厚は、 0 . 0 1 mである。 また、 量子井戸層 1 4、 1 6の組成は I n 0.14G a 0.86A sからなる。 さらに、 サイド障壁層 1 3、 1 7および障壁層 1 5はそれぞれ G a A sから構成 され、 サイド障壁層 1 3、 1 7の膜厚は 0 . 0 5 5 μ m、 障壁層 1 5の膜厚は 0 . 0 0 6 μ mである。 活性層 5はこのような態様で構成されており、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 9 8 0 n mの波長を有するレーザ光を出射する。 なお、 レーザ光は主として n型導波層 3、 p型導波層 7、 n型キャリアブロック 層 4、 p型キャリアブロック層 6および活性層 5中を導波するため、 これらを総 称して以下では導波領域 1 8と言う。
p型コンタクト層 1 0は、 p側電極 1 1とのォーミック接触を容易にするため のものである。 具体的には、 p型コンタクト層 1 0は、 酸化劣化の少ない G a A sに、 亜鉛 （Z n ) 等の p型不純物を高濃度にドープして形成している。 コンタ クト層の膜厚は 1 . 7 5 ^ mである。
η型電流プロッキング層 8は、 注入された電流を活性層 5の所望の領域にのみ 電流が流れるようにするためのものである。 さらに、 η型電流ブロッキング層 8 を導波層よりも低屈折率な材料で構成することにより、 実効屈折率型の導波路を 形成できる。 これにより、 髙効率な単一モード半導体レーザを構成できる。
図 2に示す低反射膜 1 9と高反射膜 2 0は、 共振器を構成するためのものであ る。 レーザ光を効率良く取り出すために、 高反射膜 2 0は反射率 8 0パーセント 以上、 より好ましくは 9 8パーセント以上を有する。 一方、 低反射膜 1 9は、 出 射側端面における瞬時光学損傷を抑制するために、 光反射率は 5パーセント以下、 好ましくは 1パーセント程度の膜構造からなる。 ただし、 低反射膜 1 9の光反射 率は、 共振器長に応じて最適化される。 なお、 高反射膜 2 0とともに共振器を構 成するものは、 本実施の形態 1では、 半導体レーザ装置と光結合する光ファイバ 中に設けられたファイバグレーティングとする。 他に、 半導体レーザ装置の η型 導波層 3もしくは ρ型導波層 7の一部に周期的な溝構造を設けた分布帰還型レー ザ構造や、 分布ブラッグ反射型レーザ構造としてもよい。
本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 出射波長と異なる波長を有し、 外部から入射する光を半導体レーザ装置内部で漏洩する機能を有する。 この機能 について、 以下で説明する。 なお、 外部から入射する光の一例として、 波長 1 5 5 0 n mの光が外部から実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置に入射する場合 を考える。 図 3は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置内部における屈折率分布およ び半導体レーザ装置の実効屈折率について示すグラフである。 図 3において、 実 線は各層の屈折率を示す。 また、 点線は、 実効屈折率を示している。 なお、 図 3 において、 各層と屈折率分布等との関係が明確になるように、 グラフの下に本実 施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の断面図を添付する。 図 3のグラフは、 実 施の形態 1にかかる半導体レーザ装置を構成する各層の積層方向を横軸とし、 横 軸の原点を n型クラッド層 2と n型導波層 3との境界に設定している。
外部から入射する光の波長は 1550 nmとしていることから、 図 3で示され る各層の屈折率は、 1550 nmの波長の光に対する屈折率を示している。 具体 的には、 1 550 nmの波長の光に対して n型クラッド層 2の屈折率は 3. 41 3であり、 n型導波層 3および p型導波層 7の屈折率は 3. 436である。 さら に、 p型クラッド層 9の屈折率は 3. 274である。 なお、 n型キャリアブロッ ク層 4および p型キャリアブロック層 6の屈折率は 3. 233であり、 サイド障 壁層 13、 1 7は 3. 436であり、 量子井戸層 14、 1 6は 3. 481である。 これらの値に基づいて、 図 3における屈折率分布が示される。
図 3に示す実効屈折率は、 半導体レーザ装置を構成する各層の膜厚および屈折 率などの具体的構造から導出することができる。 以下に、 その導出について説明 する。
光強度分布および実効屈折率は、 所定の波動方程式の解および固有値から求め られる。 ここで、 光強度分布および実効屈折率を導出する波動方程式は、
[Vt 2 + {k0 2n2(x, y)-^2}]E (x, y) =0 · · · (1) である。 ここで、 レーザ光出射方向を z軸とし、 各層を積層する方向 （すなわち、 図 3における横軸の方向） を X軸としている。 ここで、 Vtは （3Z3 X, 3/ d y) 0) であり、 E (x， y) は、 座標 (x, y) における電界ベクトルを示 す。 また、 n (X, y) は、 座標 （X , y) における屈折率を示し、 k。は波数 を示す。 さらに、 βは (1) 式における電界ベク トル E (x、 y) の固有値であ る。 なお、 半導体レーザ装置の構造は z方向には一様であるため、 電界べクトル E (x, y) および屈折率 n (x, y) は z座標には依存しない。
そして、 （1) 式を、 有限遠方で電界ベクトル E (X, y) が 0に漸近すると いう境界条件の下で解くことで電界ベク トル E (X , y) が求められ、 電界べク トル E (X, y) の強度分布から光強度分布が得られる。 ただし、 図 3では光強 度分布の表示を省略している。 また、 実効屈折率 Nは、 （1) 式から得られる固 有 ：]3を用いて、 N=0/k。 （2) と表される。 したがって、 （2) 式を用いて （1) 式の固有値 ;3から実効屈折率 Nを導出することができる。 本実施の形態 1において、 上述した各層の屈折率お よび膜厚の具体的数値を考慮して （1) 式おょぴ （2) 式を解いた結果、 1 55 0 nmの波長の光に対する実効屈折率は 3. 413となる。
図 3のような屈折率分布のもとでは、 波長が 1550 nmの光に対して、 本実 施の形態 1にかかる半導体レーザ装置では、 X = 0において光強度が最大値をと る。 そして、 x< 0の領域、 すなわち n型クラッド層 2においても光強度は特に 減少せず、 x = 0における値を維持する。 したがって、 1 550 nmの波長を有 する光が外部から入射した場合、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置内部で は、 導波領域 1 8よりもむしろ n型クラッド層 2において光強度は大きく、 外部 から入射した光は、 導波領域 18内に閉じ込められていないことが明らかである。 すなわち、 外部から入射した光は、 内部から発振するレーザ光のように導波領域 1 8内に閉じ込められず、 導波領域 18外部の n型クラッド層 2の方へ漏洩する。 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 1 550 nmの波長を有する光 に関して、 n型クラッド層 2の屈折率が実効屈折率と同じ値を有する構造となつ ている。 このように、 所定の波長を有する光に関して、 クラッド層の屈折率が実 効屈折率と比較して同等もしくは高い値を有する場合には、 半導体レーザ装置は、 所定の波長を有する光を導波領域 1 8内に閉じ込めることはない。
次に、 外部から入射する 1 5 5 0 n mの波長の光に対する実効屈折率が n型ク ラッド層 2の屈折率よりも大きくなく、 光強度が上述した分布となることによる 利点について説明する。 図 4 ( a ) および図 4 ( b ) は、 本実施の形態 1にかか る半導体レーザ装置に対して、 外部から 1 5 5 0 n mの波長の光が低反射膜 1 9 を透過して入射した場合の半導体レーザ装置内部における光伝送の様子を示す模 式図である。
外部から低反射膜 1 9を介して半導体レーザ装置に入射した光は通常は高反射 膜 2 0に向かって進行する。 しかし、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置 は、 上述したように、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 1 5 5 0 η mの光を導波領域 1 8内部に閉じ込めない構造を有する。 したがって、 外部から 入射した光は、 進行するにしたがって、 n型クラッド層 2の方へ漏れだし、 図 4
( a ) で示すように入射した光の大部分は、 高反射膜 2 0に到達する前に n型ク ラッド層 2を通過して基板に放出される。 また、 高反射膜 2 0にまで到達して反 射した光についても、 同様の議論が成立する。 反射した光は、 導波領域 1 8内に 閉じ込められることなく、 低反射膜 1 9にむかって進行する途中で n型クラッド 層 2へ漏洩し、 n型クラッド層 2を通過し基板に放出される。 そのため、 図 4
( b ) で示すように低反射膜 1 9から出射される光は、 入射した光と比較して僅 かな強度しか有さないか、 全く存在しない。
したがって、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置では、 出射レーザ波長 と異なる波長である 1 5 5 0 n mの波長の光が入射した場合に、 高反射膜 2 0で 反射して、 再ぴ低反射膜 1 9から出射されることを抑制することができるという 利点を有する。
一方、 外部から入射した光の再度の出射を抑制できても、 実施の形 lにかか る半導体レーザ装置がレーザ光出射光源として機能できないのでは半導体レーザ 装置として問題がある。 すなわち、 半導体レーザ装置の出射レーザ光の波長であ る 9 8 0 nmの光について、 導波領域 1 8内部に光閉じ込めがおこなわれる構造 となっている必要がある。 以下、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置が 9 8 0 nmの光について、 導波領域 1 8内部に光閉じ込めをおこなうことを説明す る。
図 5は、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置について、 出射するレーザ光 の波長である 9 8 0 nmの光に関する光強度分布、 屈折率分布および実効屈折率 について示すグラフである。 一般に、 屈折率は波長に依存して変化する。
9 8 0 nmの波長を有する光に対する各層の屈折率は、 具体的には、 それぞれ n型クラッド層 2が 3. 5 1 1で、 n型導波層 3および p型導波層 7が 3. 5 3 7で、 n型キャリアブロック層 4および p型キャリアブロック層 6が 3. 3 0 6 である。 また、 p型クラッド層 9の屈折率は 3. 3 5 2である。 また、 活性層 5 を構成するサイド障壁層 1 3、 1 7および障壁層 1 5の屈折率は 3. 5 3 7であ り、 量子井戸層 1 4、 1 6は 3. 5 9 1である。
光強度分布は、 電界ベク トル E (X, y) について波動方程式 (1) を解くこ とで求められる。 また、 実効屈折率についても、 （1 ) 式おょぴ （2) 式を解く ことで求められ、 9 8 0 nmの波長の光に対する実効屈折率は 3. 5 1 5である ことが示される。
既に述べたように、 導波領域 1 8内のみで出射レーザ光を伝搬させるために、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置では、 n型クラッド層 2および p型ク ラッド層 9の屈折率は低い値を有する。 しかし、 活性層 5、 n型導波層 3および P型導波層 7の屈折率よりも低い値であればどのような値であっても光の閉じ込 めがおこるものではない。 一般に、 半導体レーザ装置の実効屈折率よりも n型ク ラッド層 2および p型クラッド層 9の屈折率が低レ、値となつた場合、 半導体レー ザ装置は、 光閉じ込めをおこなえることが可能である。
上述したように、 9 8 0 nmの波長を有する光に関して、 本実施の形態 1にか かる半導体レーザ装置の実効屈折率の値が 3. 5 1 5であるのに対して、 n型ク ラッド層 2の屈折率は 3. 5 1 1であり、 p型クラッド層 9の屈折率は 3. 3 5 2である。 したがって、 波長 980 nmの光に対する n型クラッド層 2および p 型クラッド層 9の屈折率は実効屈折率よりも低い値となり、 波長が 980 n mの 出射レーザ光は導波領域 18内に有効に閉じ込められ、 誘導放出現象によりレー ザ発振する。 実際に図 5における光強度分布を観察すると、 x = 0付近で最大と なり、 X座標の絶対値が大きくなるにつれて光強度は急激に減少しており、 光が 導波領域 1 8内に閉じ込められていることが示されている。
本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置との比較のために、 従来の DCHレ 一ザの光強度分布、 屈折率分布および実効屈折率について、 図 6および図 7に示 す。 ここで、 図 6は、 従来の DC Hレーザの出射波長である 980 nmの光に対 する屈折率分布および光強度分布を示すグラフであり、 図 7は、 1550 nmの 光に対する屈折率分布および光強度分布を示すグラフである。 なお、 図 6および 図 7に示すグラフは、 図 5の場合と同様に、 （1) 式および （2) 式から光強度 分布および実効屈折率を得ている。
従来の DC Hレーザは、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置と基本的に同 様の構造を有するが、 11型クラッド層が八 1。.。90&。.91 3で構成され、 膜厚が 2. 5 mである点と、 p型クラッド層の膜厚が 0. 845 μπιである点で相違 している。
また、 光学的特性は、 各波長に対する η型クラッド層の屈折率および実効屈折 率が本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置と異なったものとなる。 具体的に は、 980 nmの波長に対して、 n型クラッド層の屈折率は 3. 484であり、 実効屈折率は、 （1) 式おょぴ （2) 式より 3. 509となる。 一方、 1 550 nmの波長に対しては、 n型クラッド層の屈折率は 3. 391であり、 実効屈折 率は 3. 401である。
したがって、 従来の DCHレーザは、 出射波長である 980 nmの波長に対し て、 n型クラッド層および p型クラッド層の双方の屈折率が実効屈折率よりも小 さな値をとる。 そして、 1550 nmの波長に対しても、 n型クラッド層および p型クラッド層双方の屈折率が実効屈折率よりも小さい値となる。 双方の波長に関して n型クラッド層の屈折率が実効屈折率よりも小さい値とな るため、 従来の DCHレーザでは、 980 nmのみならず、 1 550 nmの波長 の光に対しても光閉じ込め効果が生じると考えられる。
実際に、 図 6およぴ図 7の光強度分布を観察すると、 従来の DCHレーザでは、 980 nmの光に対してはもちろん、 1550 n mの光に対しても光の閉じ込め が起こっている。 したがって、 外部から 1550 nmの光が入射した場合も、 光 は導波領域内に閉じ込められ、 低反射膜 19から高反射膜 20まで光が減衰する ことなく伝わり、 高反射膜 2◦で反射して再び低反射膜 1 9から出射する。 この ため、 従来の DC Hレーザを、 たとえば、 光ファイバ増幅器の励起光源に使用し た場合に、 1 550 nmの波長を有する信号光の一部が従来の DCHレーザに入 射して、 DCHレーザ内の反射側端面で反射して再び出射されてしまう。 本実施 の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 上述したように 1 55 O nmの波長を有 する光が漏洩するため、 このようなことはない。
次に、 半導体レーザ装置の出射波長である 980 n mの光の閉じ込めについて 比較する。 図 5に示した本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置の 980 nm の光に関する光強度分布と、 図 6に示した従来の DC Hレーザの 980 nmの光 に関する光強度分布とを対比すると、 従来の D CHレーザの方が光閉じ込めの効 果が若干大きい。 し力 し、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置でも実用上 は全く問題がない程度にレーザ光が導波領域内に閉じ込められている。
したがって、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 出射波長である 9 80 nmの光については従来の DCHレーザと比較しても実用上問題ない程度に 導波領域内に閉じ込めることができ、 従来の D C Hレーザと同等の効率でレーザ 発振をおこなうことができる。 '
一方、 1 550 nmの波長の光に対しては、 図 3でも示したように、 光は導波 領域内に閉じ込められることはなく、 n型クラッド層 2に漏洩し、 外部に放出さ れる。 したがって、 従来の DCHレーザとは異なり、 本実施の形態 1にかかる半 導体レーザ装置は、 外部から入射した光を効果的に漏洩することが可能で、 15 5 0 n mの光を出射側端面から出射することがないか、 出射したとしてもごく微 弱な光しか出射しない。
このことから、 たとえば、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置を E D F A等の光ファイバ増幅器の励起光源に使用した場合に、 信号光と同一波長のノィ ズ成分が発生することを抑制することができる。 また、 外部から入射する光の存 在の有無に関わらず、 所定の波長のレーザ光を安定して出射することができる。 また、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 上述したように、 従来の D C Hレーザと比較して n型クラッド層 2の膜厚を増大させている。 一般に、 膜 厚が増大することで半導体レーザ装置内部の電気抵抗および熱抵抗が上昇するこ とが知られているが、 本実施の形態 1においては特に問題とはならない。 一般に、 半導体材料において、 n型の不純物は比較的多く ドープすることが可能であり、 不純物を多く ドープすることで電気伝導度および熱伝導度を向上させることが可 能なためである。 したがって、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 従 来の D C Hレーザと比較して電気抵抗およぴ熱抵抗の観点で特に劣るといったこ とはない。 また、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 従来の D C Hレ 一ザと比較して n型クラッド層 2のアルミ組成を少なくしたため、 電気抵抗およ び熱抵抗を抑制することができる。
また、 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置は、 p型クラッド層 9につい ては従来の D C Hレーザと同じ半導体層で構成され、 膜厚を薄くしている。 この ような構造とすることで 1 5 5 0 n mの波長の光に対する実効屈折率を低減して いるが、 副次的な効果も有する。 半導体レーザ装置は通常、 熱伝導性の良好なマ ゥント上に固定され、 発生する熱をマゥントに逃がすことで活性層 5の温度上昇 を抑制している。 ここで、 半導体レーザ装置は、 いわゆるジャンクションダウン 構成によってマウント上で固定され、 p側電極 1 1がマウントと接触している。 本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置では p型クラッド層 9の厚みが少なく てすむため、 活性層 5で発生した熱を効率良く排出することができる。
なお、 本実施の形態 1において、 外部から入射する光の波長を 1 5 5 0 n mと して説明をおこなったが、 光の波長は 1 5 5 0 n mに限定されるものではない。 また、 半導体レーザ装置の出射波長についても、 9 8 0 n mに限定して解釈する 必要はない。 外部から入射する光が半導体レーザ装置内部で漏洩するか否かは、 クラッド層の屈折率と実効屈折率との相関関係によってのみ決定され、 半導体レ 一ザ装置の出射波長には関係がないためである。 すなわち、 所定波長の入射光に 対して、 半導体レーザ装置の実効屈折率がクラッド層の屈折率と同じもしくはク ラッド層の屈折率よりも低い値となるよう半導体レーザ装置の構造を設計すれば よい。 なお、 外部から入射する光の波長と半導体レーザ装置の出射波長とが近似 する場合には外部から入射する光を漏洩させることが容易ではないため、 入射す る光の波長と出射波長との差分値は 2 0 0 n m以上であることが好ましい。 たと えば、 半導体レーザ装置の出射波長を 9 5 0 n m〜 1 1 0 0 n mとし、 外部から 入射する光の波長を 1 5 0 0 n m〜l 6 0 0 n mとした場合には、 出射レーザ光 について十分な光閉じ込めを担保しつつ、 外部から入射する光を漏洩させること が容易に可能となる。 ''
また、 本実施の形態 1では外部から入射する光に対して、 n型クラッド層 2の 屈折率が実効屈折率と同じ値となるように半導体レーザ装置の構造を決定してい るが、 n型クラッド層 2の屈折率と実効屈折率とが等しい値となる構造に限定さ れるのではない。 入射光の波長に対する n型クラッド層 2の屈折率が実効屈折率 よりも高い値をとる場合でも、 入射光を漏洩させることが可能である。 また、 各 層の組成および膜厚についても、 上記した値に限定されることはない。 半導体レ 一ザ装置の用途、 製造コスト等に応じて半導体レーザ装置の構造を変化させるこ とが可能である。 さらに、 n型クラッド層 2の屈折率が実効屈折率よりも高い構 造とするのではなく、 入射光に対して p型クラッド層 9の屈折率が実効屈折率と 同等もしくは実効屈折率よりも高い値になるように半導体レーザ装置を設計して も良レヽ。
さらに、 n型クラッド層 2および p型クラッド層 9の双方の屈折率が実効屈折 率よりも高い値となるように半導体レーザ装置を構成しても良い。 この場合、 外 部から入射した光は n型クラッド層 2のみならず ρ型クラッド層 9にも漏洩され るため、 より効果的に外部から入射する光を減衰させることができる。
さらに、 本実施の形態 1では η型クラッド層 2を構成する半導体混晶の混晶比 および膜厚を変化させることで外部から入射する光に対する実効屈折率を低下さ せるとともに η型クラッド層 2の屈折率を大きくしているが、 本発明はこの構造 に限定されない。 たとえば、 η型導波層 3もしくは ρ型導波層 7の材質を変化さ せて実効屈折率を低下させても良い。 すなわち、 従来のレーザ装置と比較してク ラッド層の屈折率を上昇させても良いし、 半導体レーザ装置の実効屈折率を抑制 しても本実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置を実現することができる。 また、 実効屈折率を低下させるために、 活性層 5や η型導波層 3等、 クラッド層以外の 組成や膜厚を調整しても良レ、。
さらに、 複数の異なる波長の光や、 一定の波長帯の光が外部から入射した場合 に半導体レーザ装置内部で漏洩する構造としても良い。 このような半導体レーザ 装置は、 それぞれの波長におけるクラッド層の屈折率が、 実効屈折率よりも低い 値となるように構成することで実現可能である。
さらに、 外部から入射する光に対して η型クラッド層 2の屈折率が実効屈折率 よりも低い場合であっても、 その差がわずかであって、 かつ出射波長に対しては η型クラッド層おょぴ ρ型クラッド層の屈折率が実効屈折率よりも低い値であれ ば、 外部から入射する光は導波領域内にほとんど閉じこめられず、 出射側端面か ら出射することがないか、 出射してもごく微弱な光しか出射しない。 ただし、 比 較例の D C Ηレーザにおける 1 5 5 0 n mの波長を有する光に対する屈折率分布 等を示す第 7図から分かるように、 実効屈折率がクラッド層 2の屈折率の 1 . 0 0 3倍を超えると、 外部から入射する光が導波領域に閉じこめられるようになる。 従って、 上記の効果を得るためには、 外部から入射する光に対して実効屈折率の 値がクラッド層 2の屈折率の 1 . 0 0 3倍以内であることが望ましい。
また、 各層を構成する半導体材料についても、 上記したものに限定されない。 さらに、 基板の導電型も n型のみならず p型を使用しても良く、 p型基板上に p 型クラッド層、 p型導波層等を順次積層した構造としても良い。
実施の形態 2 .
次に、 実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置について説明する。 図 8は、 実 施の形態 2にかかる半導体レーザ装置の構造を示す概略断面図であり、 図 9は、 図 8の B— B線における断面図である。 本実施の形態 2にかかる半導体レーザ装 置は、 いわゆるリッジ構造を有するものであり、 以下に実施の形態 2にかかる半 導体レーザ装置の構造について説明する。 なお、 本実施の形態 2にかかる半導体 レーザ装置について、 実施の形態 1と類似する半導体層については同様の名称と し、 特に断らない限り同様の機能を有するものとする。
実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置は、 図 8に示すように、 n型基板 2 1 上に順次 n型クラッド層 2 2、 n型導波層 2 3、 活性層 2 4、 p型導波層 2 5お よび p型クラッド層 2 6が積層されている。 p型クラッド層 2 6は、 その上部領 域においてメサストライプ状に加工され、 p型クラッド層 2 6の上部領域のレー ザ光出射方向に対して垂直方向の幅は、 n型基板 2 1の幅よりも狭くなつている。 p型クラッド層 2 6の上端部上には p型コンタク ト層 2 7が積層されており、 p 型クラッド層 2 6および p型コンタクト層 2 7上面の大部分は絶縁層 2 8によつ て覆われている。 ここで、 p型クラッド層 2 6の上面において絶縁層 2 8に覆わ れない部分は、 レーザ光出射方向に長手方向を有するストライプ状の領域となつ ている。 さらに、 絶縁層 2 8および露出している p型コンタクト層 2 7上には p 側電極 2 9が配置されている。 また、 n型基板 2 1の下面には n側電極 3 0が配 置されている。
また、 活性層 2 4は、 いわゆる多重量子井戸構造を有し、 下層から順に障壁層 3 1 a、 量子井戸層 3 2 a、 障壁層 3 1 b、 量子井戸層 3 2 b、 障壁層 3 1 c、 量子井戸層 3 2 c、 障壁層 3 1 dが積層された構造を有する。
絶縁層 2 8は、 p側電極 2 9から注入される電流を、 半導体レーザ装置内部の 一部領域にのみ流すためのものである。 絶縁層 2 8の存在により、 p側電極 2 9 から注入された電流は、 p型コンタク ト層 2 7上面のうち、 絶縁層 2 8が存在し ない一部ストライプ状領域からのみ半導体レーザ装置内部に流入する。 このよう に電流が流れる領域を狭めることで、 高密度の電流を注入することが可能となり、 発光効率を向上させている。 したがって、 絶縁層 2 8は電流ブロック層の機能を 有し、 電流プロック層として機能するならば絶縁性の材料で構成しなくとも良い。 たとえば、 11型の半導体層で構成した場合にも電流の流入を防止できる。
このような、 いわゆるリッジ構造の半導体レーザ装置に関しても、 外部から入 射する光を半導体レーザ装置の内部で拡散させることが可能である。 実施の形態 1においても説明したように、 外部から入射する光の波長に対して、 n型クラッ ド層 2 2と p型クラッド層 2 6の少なくともいずれか一方の屈折率が実効屈折率 と同等若しくは実効屈折率よりも高くなるように半導体レーザ装置を設計すれば よい。 そして、 出射するレーザ光の波長の光に対しては、 n型クラッド層 2 2お よび p型クラッド層 2 6の双方の屈折率が実効屈折率よりも低くなるように設計 する。 このような構造とすることで、 実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置は、 出射波長の光については導波領域で光閉じ込めがなされ、 外部から入射する光に 対しては導波領域の外部に漏洩させる半導体レーザ装置を実現することができる。 なお、 実施の形態 1の場合と同様に、 出射波長の光に関しては n型クラッド層 2 2および p型クラッド層 2 6の屈折率が実効屈折率よりも低い値となるような構 造とすることはもちろんである。
なお、 実施の形態 1のように、 クラッド層に高い屈折率を有する材料を使用し、 膜厚を大きくすることでクラッド層の屈折率を実効屈折率よりも高くする場合、 本実施の形態 2では p型クラッド層 2 6の屈折率を高めることが望ましい。 実施 の形態 1と同様の手法を用いた場合、 高い屈折率を有するクラッド層の膜厚を増 大させることにより、 クラッド層の熱抵抗および電気抵抗が増大する。 しかし、 実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置は、 リッジ構造を有するためにマウント 上に固定する場合、 n側電極 3 0がマウント上面と接触するように固定される。 マウントは、 半導体レーザ装置で発生する熱を外部に放出するヒートシンクとし ての機能を有するため、 活性層 2 4と n側電極 3 0との間に位置する n型クラッ ド層 2 2の熱抵抗を増大させることは得策ではない。 p型クラッド層 2 6の屈折 率が実効屈折率よりも高い構造とすることで、 n型クラッド層 2 2は従来と同等 の膜厚を維持することができ、 放熱効率も悪化することがない。 また、 p型クラ ッド層 2 6の屈折率を増大させ、 膜厚を大きく した場合、 電気抵抗の増大を抑制 するために、 p型クラッド層 2 6にドープする不純物の密度を高めることが望ま しレ、。
このように、 実施の形態 1にかかる半導体レーザ装置のような D C Hレーザで なく、 リッジレーザの場合であっても、 外部から入射する光を導波領域外部に漏 洩させ、 出射波長の光に対しては導波領域内に光閉じ込めをおこなうことは可能 である。 また、 これらの 2つの構造に限定されるのではなく、 本発明を適用する 半導体レーザ装置は、 分離閉じ込め構造 （S C H) レーザに適用することが可能 であり、 他の構造を有する半導体レーザ装置であってもよい。 具体的には、 キヤ リアの発光再結合をおこなう活性層を、 活性層よりも屈折率の低いクラッド層で 挟み込む構造を有する半導体レーザ装置であれば、 本発明を適用することが可能 である。
実施の形態 3 .
次に、 実施の形態 3にかかる半導体レーザモジュールについて説明する。 本実 施の形態 3では、 実施の形態 1または実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置を 用いて半導体レーザモジュールを構成している。
図 1 0は、 この発明の実施の形態 3である半導体レーザモジュールの構成を示 す側面断面図である。 本実施の形態 3にかかる半導体レーザモジュールは、 上述 した実施の形態 1で示した半導体レーザ装置に対応する半導体レーザ装置 4 1を 有する。 なお、 この半導体レーザ装置 4 1は、 p側電極がレーザマゥント 4 8に 接合されるジャンクションダウン構成としている。 半導体レーザモジュールの筐 体として、 セラミックなどによつて形成されたパッケージ 5 1の内部底面上に、 温度制御装置としての温調モジュール 5 0が配置される。 温調モジュール 5 0上 にはベース 4 7が配置され、 このベース 4 7上にはレーザマウント 4 8が配置さ れる。 温調モジュール 5 0には、 図示しない電流が与えられ、 その極性によって 冷却および加熱を行うが、 半導体レーザ装置 4 1の温度上昇による発振波長ずれ を防止するため、 主として冷却器として機能する。 すなわち、 温調モジュール 5 0は、 レーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合には、 冷却して低い温 度に制御し、 レーザ光が所望の波長に比して短い波長である場合には、 加熱して 高い温度に制御する。 この温度制御は、 具体的に、 レーザマウント 4 8上であつ て、 半導体レーザ装置 4 1の近傍に配置されたサーミスタ 4 9の検出値をもとに 制御され、 図示しない制御装置は、 通常、 レーザマウント 4 8の温度が一定に保 たれるように温調モジュール 5 0を制御する。 また、 図示しない制御装置は、 半 導体レーザ装置 4 1の駆動電流を上昇させるに従って、 レーザマウント 4 8の温 度が下がるように温調モジュール 5 0を制御する。 このような温度制御を行うこ とによって、 半導体レーザ装置 4 1の出力安定性を向上させることができ、 歩留 まりの向上にも有効となる。 なお、 レーザマウント 4 8は、 たとえばダイヤモン ドなどの高熱伝導率をもつ材質によって形成することが望ましい。 これは、 レー ザマウント 4 8がダイャモンドで形成されると、 高電流印加時の発熱が抑制され るからである。 '
ベース 4 7上には、 半導体レーザ装置 4 1およびサーミスタ 4 9を配置したレ 一ザマウント 4 8、 第 1レンズ 4 2、 および電流モニタ 4 6が配置される。 半導 体レーザ装置 4 1から出射されたレーザ光は、 第 1レンズ 4 2、 アイソレータ 4 3、 および第 2レンズ 4 4を介し、 光ファイバ 4 5上に導波される。 第 2レンズ 4 4は、 レーザ光の光軸上であって、 パッケージ 5 1上に設けられ、 外部接続さ れる光ファイバ 4 5に光結合される。 なお、 電流モニタ 4 6は、 半導体レーザ装 置 4 1の高反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。
ここで、 この半導体レーザモジュー^/では、 他の光学部品などによる反射戻り 光が共振器内に戻らないように、 半導体レーザ装置 4 1と光ファイバ 4 5との間 にアイソレータ 4 3を介在させている。
また、 半導体レーザ装置 4 1を図 1および図 2に示す構造からなるとした場合、 光ファイバ 4 5内部にはファイバグレーティングを配置し、 半導体レーザ装置 4 1の反射側端面と共振器を形成する構造とする。 この場合、 アイソレータ 4 3は 半導体レーザモジュール内に配置するのではなく、 インライン式にする必要があ る。
次に、 実施の形態 3にかかる半導体レーザモジュールの利点について説明する。 上述した通り、 本実施の形態 3において、 半導体レーザ装置 4 1には、 実施の形 態 1にかかる半導体レーザ装置を使用している。
半導体レーザ装置 4 1の出射レーザ光の波長と異なる波長の光が、 光ファイバ 4 5中を伝送してきた場合、 その光は第 2レンズ 4 4、 第 1 レンズ 4 2を通過し て半導体レーザ装置 4 1に入射する。 半導体レーザ装置 4 1に入射した光は拡散 するため、 半導体レーザ装置 4 1の反射側端面で反射して再び半導体レーザ装置 4 1から光ファイバ 4 5へと再ぴ光が出射されることを抑制することができる。 また、 実施の形態 1においても説明したように、 外部から入射した光は半導体 レーザ装置導波領域から n型クラッド層へと漏洩する。 半導体レーザ装置 4 1は レーザマウント 4 8上にジャンクションダウン構成で固着されているため、 外部 力 ら入射した光は鉛直上方向に漏洩することとなる。 したがって、 外部から入射 した光は半導体レーザ装置 4 1の上部に放出される。 下部に放出された場合、 レ 一ザマウント 4 8との境界で反射され、 再び半導体レーザ装置 4 1に光が戻る可 能性があるが、 上部に放出されることでそのようなことはない。 また、 上方に光 が放出されることで、 放出された光が電流モニタ 4 6に入射して波長のモニタリ ングに支障を来すこともない。
なお、 本実施の形態 3にかかるレーザモジュールに関して、 半導体レーザ装置 4 1に実施の形態 2にかかる半導体レーザ装置を使用しても良い。 実施の形態 2 にかかる半導体レーザ装置は、 リッジ構造を有するため、 レーザマウント 4 8上 に固定する際には、 ジャンクションダウン構造とするのではなく、 n側電極とレ 一ザマウント 4 8とが接触する態様とすることが好ましい。
実施の形態 4 .
次に、 実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器について説明する。 図 1 1は、 実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器の構造を示す模式図である。 実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器は、 励起光源として機能する半導体レーザモジユー ル 5 5と、 信号光 5 6を増幅する増幅用光ファイバ 5 9と、 半導体レーザモジュ ール 5 5から出射された励起光を増幅用光ファイバ 5 9に入射させるための WD M力ブラ 5 8とを有する。 また、 信号光 5 6が WDM力ブラ 5 8に入射する手前 にはアイソレータ 5 7が配置され、 増幅用光ファイバ 5 9の後にはアイソレータ 6 0が配置されている。
信号光 5 6は、 信号光源から出射されて光ファイバ中を伝送してきた光であつ て、 その波長は 1 5 5 O n mとする。 また、 WDMカプラ 5 8は、 半導体レーザ モジュール 5 5から出射された励起光を増幅用光ファイバ 5 9に出力する。 また、 アイソレータ 5 7は、 WDM力ブラ 5 8の方から反射してくる光を遮り、 雑音等 を抑える働きをする。 また、 アイソレータ 6 0は、 増幅用光ファイバ 5 9を反射 光から遮るためのものである。
增幅用光ファイバ 5 9は、 本実施の形態 4においてはエルビウム添加光フアイ バ （E D F ) を用いている。 E D Fは、 光ファイバに対してエルビウムイオン ( E r 3 + ) を添加したもので、 9 8 0 n m程度もしくは 1 4 8 0 n m程度の波 長の光を吸収してエルビウムイオン中の電子が励起される性質を有する。 この電 子が 1 5 5◦ n mの波長を有する信号光 5 6を増幅する。
半導体レーザモジュール 5 5は、 実施の形態 3にかかる半導体レーザモジユー ノレを使用している。 したがって、 半導体レーザモジュール 5 5に対して外部から 入射する 1 5 5 0 n mの波長の光は、 半導体レーザモジュール 5 5中で拡散する。 そして、 1 5 5 0 n mの光は、 半導体レーザモジュール 5 5から再ぴ出射される ことがないか、 信号光に影響を与えないほどの小さな光強度で出射される。
次に、 本実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器による光増幅のメカニズムに ついて概説する。 励起光源である半導体レーザモジュール 5 5から出射されたレ 一ザ光は、 WDMカプラ 5 8を通過して増幅用光ファイバ 5 9に前方から入射す る。 入射したレーザ光の波長は 9 8 0 n mのため、 レーザ光は、 増幅用光フアイ ノ 5 9中にドープされたエルビウムイオンに吸収されて、 エルビウムイオン中の 電子が励起される。
また、 信号光 5 6は、 アイソレータ 5 7を通過して増幅用光ファイバ 5 9に後 方から入射する。 上述したように、 増幅用光ファイバ 5 9にドープされたェルビ ゥムイオンの電子は励起されており、 励起された電子が有するエネルギーによつ て信号光 5 6は増幅される。
ここで、 増幅された信号光 5 6は、 その一部が WDMカプラ 5 8によって分岐 され、 半導体レーザモジュール 5 5に入射する。 し力、し、 既に述べたように半導 体レーザモジュール 5 5に搭載された半導体レーザ装置は、 1 5 5 0 n mの光を 導波領域内に閉じ込めることなく、 n型クラッド層に漏洩させて基板に放出する 構造を有する。 したがって、 半導体レーザモジュール 5 5に入射した光は、 ほと んどが反射側端面に到達せず、 反射側端面に到達して反射した光も、 そのほとん どが n型クラッド層に漏洩し、 再び出射されることがない。 一方、 出射波長であ る 9 8 0 n mの波長の光は、 導波領域内に閉じ込められるため、 励起光の出力光 源としての機能が損なわれることはない。
したがって、 本実施の形態 4にかかる光ファイバ増幅器は、 信号光と同一波長 のノイズ成分を効果的に抑制することができる。 したがって、 本来の信号光と、 半導体レーザモジュール 5 5を経由することで本来の信号光と位相差を有するノ ィズ成分とが合波されることもなく、 情報の伝達に支障をきたすこともない。 なお、 本実施の形態 4においては、 励起光を増幅用光ファイバ 5 9の前方から 励起する、 いわゆる前方励起方式を採用しているが、 この方式に限定されるもの ではない。 たとえば、 増幅する前の信号光と励起光とをあらかじめ合波した上で 増幅用光ファイバ 5 9に入射させる、 いわゆる後方励起方式からなる光ファイバ 増幅器であっても、 本発明を適用することが可能である。 後方励起方式の場合で あっても、 信号光の一部は励起光源を構成する半導体レーザモジュールに入射す るため、 反射して励起光源から信号光の一部が再び出射することを抑制する必要 があるためである。 また、 本実施の形態 4では E D F Aを用いて信号光の増幅をおこなっているが、 本発明は、 E D F A以外の励起方式を採用する光ファイバ増幅器にも適用するこ とが可能である。 たとえば、 ラマン増幅器に適用することで、 励起光源に含まれ る半導体レーザ装置が、 信号光を拡散する構造とすることでノィズ成分を抑制す ることが可能である。 なお、 ラマン増幅器に適用する場合には、 波長シフトを考 慮して励起光源に含まれる半導体レーザ装置の出射波長を決定する必要がある。 さらに、 本実施の形態 4では実施の形態 3にかかる半導体レーザモジュールを 励起光源に使用しているが、 信号光源に適用することも可能である。 一般に、 光 通信において信号光源は、 励起光源と同様に半導体レーザ装置を組み込んだ半導 体レーザモジュールを使用する。 そのため、 外部から入射する光が半導体レーザ 装置の反射側端面で反射して再び光ファイバ中に入射することを抑制する必要が あるためである。
以上説明したように、 本発明によれば、 出射波長である第 1の波長に関して、 第 1の導電型のクラッド層および第 2の導電型のクラッド層の屈折率が、 実効屈 折率よりも小さいため、 第 1の波長の光については第 1導電型のクラッド層と第 2導電型のクラッド層との間に閉じ込めることができるという効果を奏する。 一 方で、 外部から入射される第 2の波長を有する光に対しては、 第 2の波長に対す る第 1導電型のクラッド層と第 2導電型のクラッド層の少なくとも一方の屈折率 が実効屈折率以上の値を有するため、 外部から入射される光については閉じ込め をおこなわず、 高い屈折率を有するクラッド層に光を漏洩させることができると いう効果を奏する。
つぎの発明によれば、 不純物密度の高いクラッド層の前記第 2の波長に対する 屈折率を実効屈折率よりも高くしている。 一つの手段として、 屈折率の高い材料 を厚く積層してクラッド層を形成することでクラッド層の屈折率を実効屈折率よ りも高い値とすることが可能だが、 その場合に不純物を多く ドープしたクラッド 層を選択することで、 S莫厚の増大による熱抵抗および電気抵抗の増大を抑制する ことができるという効果を奏する。 つぎの発明によれば、 第 1導電型のクラッド層の第 2の波長に対する屈折率を 高めている。 半導体レーザ装置をレーザマウント上にジャンクションダウン構成 で固定する場合、 第 1導電型のクラッド層の屈折率を実効屈折率よりも高くして、 活性層と第 2導電型のクラッド層の膜厚を増大させない構造とすれば、 活性層か ら発生する熱の伝導に悪影響を与えない半導体レーザ装置を提供することができ るという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 1の波長と第 2の波長との差分値が 2 0 0 n m以上と したため、 容易に第 1の波長を有する光を閉じ込め、 第 2の波長を有する光を漏 洩させることができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 1の波長が 9 5 0 n m以上、 l l O O n m以下とし、 第 2の波長を 1 5 0 0 n m以上、 1 6 0 0 n m以下としため、 第 2の波長の光を 信号光とし、 第 1の波長の光を励起光とした場合に信号光が外部から入射しても 内部で漏洩することができる半導体レーザ装置を提供することができるという効 果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 1の波長は 9 8 0 n mであり、 第 2の波長は 1 5 5 0 n mとする構成としたため、 光通信における励起光源に適用することが可能な半 導体レーザ装置を提供することができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 1導電型の導波層と第 2導電型の導波層とを設ける構 成としたため、 出射するレーザ光は活性層および導波層内に閉じ込められること となり、 活性層のみを伝播する場合と比較して広い導波領域を有し、 光出力密度 を低減できることから光学損傷に対する耐久性を有する半導体レーザ装置を提供 することができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 活性層が量子井戸層を備えたこととしたため、 量子閉じ 込め効果により、 キャリアを量子井戸層内に効率的に閉じ込めることができ、 発 光効率を向上させることができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 互いに分離された複数の量子井戸層を有する構成とした ため、 複数の量子井戸層で量子閉じ込め効果によりキヤリァの閉じ込めが可能で、 温度特性を向上させることができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 2導電型のクラッド層の幅が狭い構造としたため、 注 入される電流の密度を向上させることができ、 高い発光効率を有する半導体レー ザ装置を提供することができるとレヽぅ効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 1導電型のキャリアブロック層および第 2導電型のキ ャリアブ口ック層を設けることとしたため、 注入キヤリアを活性層近傍に閉じ込 めてキヤリァオーバーフローを抑制するとともに、 導波層の膜厚を増大させるこ とができ、 温度特性を維持しつつ、 高出力化できるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 光ファイバ中を伝送してきた第 2の波長を有する光が半 導体レーザ装置内部で拡散されるため、 再度第 2の波長を有する光を出射するこ とがない半導体レーザモジュールを提供できるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 光検出器を備えたこととしたため、 出射レーザ光強度を 安定化させることができ、 アイソレータを備えたこととしたため、 半導体レーザ 装置から出射されたレーザ光が、 再び半導体レーザ装置内部に戻ることを防止す ることができるという効果を奏する。
つぎの発明によれば、 第 2の波長を有する信号光の一部が力ブラを介して励起 光源に入射しても、 励起光源に備えられた半導体レーザ装置もしくは半導体レー ザモジュールの内部において拡散させ、 再ぴ光ファイバに戻ることはないため、 信号光と同一波長のノィズ成分の発生を抑制することができるという効果を奏す る。
つぎの発明によれば、 増幅用光ファイバはエルビウムが添加されることとした ため、 E D F Aによる光増幅器を提供できるという効果を奏する。
産業上の利用可能性 '
以上のように、 本発明にかかる半導体レーザ装置、 半導体レーザモジュールお よび半導体レーザモジュールを用いた光ファイバ増幅器は、 安定かつ高利得増幅 を実現し、 光通信システムに利用することができる。 '

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1導電型の半導体基板上に順次第 1導電型のクラッド層、 活性層および 第 2導電型のクラッド層を積層し、 出射側端面を備え、 前記出射側端面から第 1 の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ装置であって、
前記第 1導電型のクラッド層および前記第 2導電型のクラッド層の第 1の波長 に対する屈折率は、 前記第 1の波長に対する実効屈折率よりも低い値を有し、 外部から出射側端面を通過して入射する第 2の波長の光に対して、 前記第 1導 電型のクラッド層または前記第 2導電型のクラッド層の少なくとも一方の屈折率 1 前記第 2の波長に対する実効屈折率と等しい若しくは該実効屈折率よりも高 レ、値を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
2 . 前記第 1導電型のクラッド層と前記第 2導電型クラッド層のうち不純物密 度の高いクラッド層が、 前記第 2の波長に対して、 実効屈折率と等しい若しくは 該実効屈折率よりも高い屈折率を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記 載の半導体レーザ装置。
3 前記第 1導電型のクラッド層が、 前記第 2の波長に対して実効屈折率と等し い若しくは該実効屈折率よりも高い屈折率を有することを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の半導体レーザ装置。
4 . 第 1導電型の半導体基板上に順次第 1導電型のクラッド層、 活性層および 第 2導電型のクラッド層を積層し、 出射側端面を備え、 前記出射側端面から第 1 の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ装置であって、
前記第 1導電型のクラッド層および前記第 2導電型のクラッド層の第 1の波長 に対する屈折率は、 前記第 1の波長に対する実効屈折率よりも低い値を有し、 外部から出射側端面を通過して入射する第 2の波長の光に対して、 前記実効屈 折率が、 前記第 1導電型のクラッド層または前記第 2導電型のクラッド層の少な くとも一方の屈折率に対して、 1 . 0 0 3倍以下の値を有することを特徴とする 半導体レーザ装置。
5 . 前記第 1の波長と前記第 2の波長との差分値が、 2 0 0 n m以上であるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一つに記載の半導体レーザ
6 . 前記第 1の波長は 9 5 0 n m以上、 1 1 0 0 n m以下であり、 前記第 2の 波長は 1 5 0 0 n m以上、 1 6 0 0 n m以下であることを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 4項のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
7 . 前記第 1の波長は 9 8 0 n mであり、 前記第 2の波長は 1 5 5 0 n mであ ることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一つに記載の半導体レ 一ザ装置。
8 . 前記第 1導電型のクラッド層と前記活性層との間に配置された第 1導電型 の導波層と、
前記活性層と前記第 2導電型のクラッド層との間に配置された第 2導電型の導 波層と、
をさらに有することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一つに 記載の半導体レーザ装置。
9 . 前記活性層は、 量子井戸層を有することを特徴とする請求の範囲第 1項〜 第 4項のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置
1 0 . 前記活性層は、 複数の量子井戸層と、 該複数の量子井戸層間に配置され た障壁層とを備えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一つ に記載の半導体レーザ装置。
1 1 . 前記第 2導電型のクラッド層は、 レーザ光出射方向の直角方向の幅が前 記第 1導電型の基板の幅よりも狭いことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項 のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
1 2 . 前記第 1導電型の導波層と前記活性層との間に配置された第 1導電型の キヤリアブ口ック層と、
前記活性層と前記第 2導電型の導波層との間に配置された第 2導電型のキヤリ アブロック層と、
をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか一つに 記載の半導体レーザ装置。
1 3 . 請求の範囲第 1項〜第 1 2項のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置 と、
前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとを光結合する光結合レンズ系と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
1 4 . 前記半導体レーザ装置の光出力を測定する光検出器と、
前記半導体レーザ装置の温度を制御する温調モジユールと、
アイソレータと、
を、 さらに備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の半導体レーザ モジユーノレ。
1 5 . 請求の範囲第 1項〜第 1 2項のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置 若しくは請求の範囲第 1 3項または第 1 4項に記載の半導体レーザモジュールを 備えた励起光源と、
前記第 2の波長を有する信号光を伝送する光ファイバと、
該光フアイバと接続された増幅用光ファィバと、
前記第 1の波長を有し、 前記励起光源から出射される励起光を増幅用光 バに入射させるための力ブラと、
を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
1 6 . 前記増幅用光ファイバは、 エルビウムが添カ卩されていることを特徴とす る請求の範囲第 1 5項に記載の光ファイバ増幅器。
PCT/JP2003/008236 2002-06-27 2003-06-27 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器 WO2004004084A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0500421A GB2408146B (en) 2002-06-27 2003-06-27 Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier
US11/020,320 US7203215B2 (en) 2002-06-27 2004-12-27 Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002-188500 2002-06-27
JP2002188500A JP4615179B2 (ja) 2002-06-27 2002-06-27 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/020,320 Continuation US7203215B2 (en) 2002-06-27 2004-12-27 Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004004084A1 true WO2004004084A1 (ja) 2004-01-08

Family

ID=29996820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/008236 WO2004004084A1 (ja) 2002-06-27 2003-06-27 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7203215B2 (ja)
JP (1) JP4615179B2 (ja)
CN (1) CN1663087A (ja)
GB (1) GB2408146B (ja)
WO (1) WO2004004084A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517626A (zh) * 2021-05-07 2021-10-19 武汉汉略达科技股份有限公司 一种新型单模大功率激光器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100616540B1 (ko) * 2004-03-31 2006-08-29 삼성전기주식회사 2파장 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법
JP2007095758A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ
JP2007139918A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Pioneer Electronic Corp 表示画像制御装置、表示画像制御方法、表示画像制御システムおよび表示画像制御プログラム
JP5653609B2 (ja) * 2008-12-01 2015-01-14 古河電気工業株式会社 光半導体装置、光ファイバ増幅器用励起光源及び光半導体装置の製造方法
DE102017113389B4 (de) * 2017-06-19 2021-07-29 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaserdiode

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095546A (ja) * 1995-06-16 1997-01-10 Furukawa Electric Co Ltd:The リッジ型光導波路
JP2001185805A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Fujitsu Ltd 光半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5022036A (en) * 1988-12-29 1991-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
WO1995035582A2 (en) * 1994-06-20 1995-12-28 Philips Electronics N.V. Radiation-emitting semiconductor index-guided diode
JPH09232692A (ja) * 1996-02-16 1997-09-05 Lucent Technol Inc 半導体レーザ装置
JP3897186B2 (ja) * 1997-03-27 2007-03-22 シャープ株式会社 化合物半導体レーザ
CA2246975A1 (en) * 1997-09-18 1999-03-18 Mitsui Chemicals, Incorporated Method of fabricating semiconductor laser
JP4203837B2 (ja) * 1999-10-13 2009-01-07 富士通株式会社 光伝送モジュール
US6693935B2 (en) * 2000-06-20 2004-02-17 Sony Corporation Semiconductor laser
JP3735047B2 (ja) * 2000-07-31 2006-01-11 古河電気工業株式会社 半導体レーザ素子及びその作製方法
JP2002111134A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP4251529B2 (ja) * 2001-02-14 2009-04-08 シャープ株式会社 窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光学式情報再生装置
US6954477B2 (en) * 2001-04-03 2005-10-11 Sony Corporation Semiconductor laser device and fabrication method thereof
JP4588244B2 (ja) * 2001-04-17 2010-11-24 パナソニック株式会社 光導波路デバイス、並びにそれを用いた光源及び光学装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095546A (ja) * 1995-06-16 1997-01-10 Furukawa Electric Co Ltd:The リッジ型光導波路
JP2001185805A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Fujitsu Ltd 光半導体装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AKIHIKO KASAKAWA ET AL.: "Hikari fiber amplifier reikiyo koshutsuryoku handotai laser no genjo", FURUKAWA DENKO JIHO, no. 105, 2000, pages 44 - 48, XP002973383 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517626A (zh) * 2021-05-07 2021-10-19 武汉汉略达科技股份有限公司 一种新型单模大功率激光器
CN113517626B (zh) * 2021-05-07 2024-04-26 武汉汉略达科技股份有限公司 一种新型单模大功率激光器

Also Published As

Publication number Publication date
GB0500421D0 (en) 2005-02-16
JP2004031823A (ja) 2004-01-29
CN1663087A (zh) 2005-08-31
US20050105845A1 (en) 2005-05-19
US7203215B2 (en) 2007-04-10
GB2408146A (en) 2005-05-18
JP4615179B2 (ja) 2011-01-19
GB2408146B (en) 2005-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6950452B2 (en) Semiconductor laser module and method for simultaneously reducing relative intensity noise (RIN) and stimulated brillouin scattering (SBS)
WO2018168430A1 (ja) 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュール及び溶接用レーザ光源システム
US10020638B2 (en) Optical semiconductor device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier
US6829285B2 (en) Semiconductor laser device and method for effectively reducing facet reflectivity
JP5505226B2 (ja) 半導体光増幅器
WO2016129618A1 (ja) 半導体レーザ素子およびレーザ光照射装置
US6643308B2 (en) Semiconductor laser device and method for suppressing injection current
US6898228B2 (en) Semiconductor laser device, semiconductor laser module, Raman amplifier using the device or module, and method for forming a suitable current blocking layer
JP4615179B2 (ja) 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器
US10511150B2 (en) Wavelength-variable laser
US6876680B2 (en) Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier
JP2005072402A (ja) 半導体レーザ装置ならびにこれを使用した半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅装置
US7072372B2 (en) Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier
JP3725498B2 (ja) 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器ならびにｗｄｍ通信システム
CN111641105A (zh) 半导体光放大元件及放大器、光输出装置及距离计测装置
US11728613B2 (en) Doped fiber amplifier having pass-through pump laser
JP4162905B2 (ja) 光ファイバ増幅器
US20240170909A1 (en) Doped fiber amplifier having pass-through pump laser with integrated optical isolator
JP2004055692A (ja) 半導体光学装置、半導体レーザモジュール及び光ファイバ増幅器
JP2003309327A (ja) 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよび光ファイバ増幅器

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN DE GB US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11020320

Country of ref document: US

Ref document number: 20038150093

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 0500421

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20030627

122 Ep: pct application non-entry in european phase