JPH01236677A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH01236677A JP63064521A JP6452188A JPH01236677A JP H01236677 A JPH01236677 A JP H01236677A JP 63064521 A JP63064521 A JP 63064521A JP 6452188 A JP6452188 A JP 6452188A JP H01236677 A JPH01236677 A JP H01236677A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザに関し、特に（ｉ【−軸モー
１−°で発振できる半導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕
高速変調時においても単一軸モードで発振する半導体レ
ーザとしてＤ　Ｆ　Ｂ　（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆ
ｅｅｄｂａｃｋ＝分布帰還形）レーザが製作されている
。ＤＦＢレーザにおいては、活性層近傍に回折格子を設
け、この回折格子で特定の波長の光をブラッグ反射させ
てレーザ発振させるため波長選択性がある。
しかしＤＦＢレーザの厳密な理論によれば、発振軸モー
ドは回折格子の周期の２倍の長さに対応する、いわゆる
ブラッグ波長には存在せず、ブラッグ波長を挟んで等距
離だけ離れた２つの軸モードにあり、このため２本の波
長で発振する。ブラッグ波長で発振しない理由は以下の
ように解釈される。ブラッグ波長を持つ光は共振器内を
一周して元の位置に戻ってくると位相がπだけずれるた
め、元の光と重なり合うと零になってしまう。このため
ブラッグ波長での発振は起こらず、その両側の２つの波
長で発振が生ずる。そこで、位相を１／２πだけずらせ
、ブラッグ波長で発振させる、即ち１本の波長で発振さ
せるようにしたＤＦＢレーザが提案されている。このよ
うな構造のレーザであれば、単一軸モードで、即ち単一
波長で発振する。
上述のように位相を１／２πだけずらしたレーザとして
、例えばエレクトロニクス　レターズ。
２２巻、２４号、　１０１６頁〜１０１８頁「段階形非
均−スドライブ幅構造をもつＧａ１ｎＡｓＰ／ＩｎＰ位
相調整分布帰還型レーザＪ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅ
ｔｔ、　ｖｏｌ、２２゜Ｎｏ、２４．ｐｐ、１０１６−
１０１８．　Ｇａ１ｎＡｓＰ／ＩｎＰ　ｐｈａｓｅ−ａ
ｄｊｕｓｔｅｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ　１ａｓｅｒ　ｗｉｔｈ　ａ　５ｔｅｐ−１ｉｋ
ｅ　ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ　５ｔｒｉｐｅ　ｗｉｄｔｈ
　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ”）に、ストライプ幅をその中央
部で一部ふくらませた構造をもつＤＦＢレーザが紹介さ
れている。この文献ではＩｎＧａＡｓＰ系の材料でＤＦ
Ｂレーザが構成されているが、これをＡ　Ｉ　ＧａＡｓ
系のＤＦＢレーザに適用すると、第２図に示すようなり
ＦＢレーザが考えられる。
第２図において、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形Ａ　
１．Ｇａ、−、Ａｓバッファ層、３はバッファ層２上に
形成された回折格子、４は回折格子３上に形成されたｎ
形Ａ　ＩｙＧａ＋−ｙ　Ａｓガイド層、５はガイド層４
上に形成されたＡ　Ｉ、Ｇａ、−、Ａｓ活性層、６は活
性層５上に形成されたｐ形Ａ１、Ｇ　ａ＋−ｘ　Ａ　ｓ
クラッド層、７はクラッド層６上に形成されたｐ形Ｇａ
Ａｓコンタクト層である。
コンタクト層７．クラッド層６．活性層５．ガイド層４
．バッファ層２．及び基牟反１の一部はエツチングによ
りストライプ形状に加工されている。
このストライプの両側はｐ形Ａ　Ｉ　Ｖ　Ｇ　ａ　１−
ｖ　Ａ　ｓ埋め込み層８及びｎ形Ａ　Ｌ　Ｇａ＋−ｖ　
Ａｓ埋め込み層９で埋め込まれている。さらにｐ形Ｇａ
Ａｓコンタクト層７とｎ形Ａ　１　ｖＧ　ａ　ｌ−ｖ　
Ａ　ｓ埋め込み層９の上にはｐ形電極１０が、またｎ形
ＧａＡｓ基板１の表面にはｎ形電極１１が形成されてい
る。
さらにレーザの前後端面には端面での反射率の影響を取
り除くためＳ　ｌ　３　Ｎａ無反射膜１２労コートされ
ている。
次に動作について説明する。
第２図に示すＤＦＢレーザでは、ストライプ中央部の位
相制御領域１４でそのストライプ幅がその前後の均一領
域１３に比して太くなっている。
この均一領域１３と位相制御領域１４ではストラ。
イブ幅が異なるため、光の伝搬定数がそれぞれ異なる。
今この伝搬定数の差をΔβとし、位相制御領域１４の長
さをｉとして、これらの積Δβ・Ｃが１／２πをほぼ満
たすようにすると、このレーザはブラッグ波長で、すな
わち単一波長で発振する。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような、従来方式の位相制御を行なうことζこより
単一波長で発振するようにした、従来の分布帰還形の半
４体レーザでは、ストライプ中央部でストライプ幅を太
くしているため、レーザ発振に寄与しない無効電流が流
れ、低消費電力特性を損なうという問題点があった。ま
たストライプの幅の段差部分では光が散乱を受け、放射
ビームパターンが乱れるという問題点もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、単一モードで安定に発振する、低消費電力の
半導体レーザを得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザは、多重量子井戸（ＭＱＷ
）からなる活性層を有するＤＦＢレーザにおいて、上記
Ｍ　Ｑ　Ｗの光導波路上の一部領域を無秩序化して該領
域の光の伝搬定数を他の領域と異ならしめて位相制御領
域を形成したものである。
〔作用〕
この発明においては、ＭＱＷ活性層の光導波路上の一部
領域を無秩序化して該領域の光の伝搬定数を他の領域と
異ならしめて位相制御領域を形成したから、低消費電力
の特性を損なうことなく単一波長での発振が可能となる
。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す図
であり、図において、第２図と同一符号は同−又は相当
部分であり、１５は多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ
　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ）で構成されたストライプ
状の活性層である。この活性層ストライプの幅は均一で
、その中央部にはＺｎ拡散領域１６が形成されている。
活性層１５はＭＱＷからなり、このＺｎが拡ｎｋされた
領域のＭ　Ｑ　Ｗは無秩序化されている。
次に動作について説明する。
本実施例において、ストライプ状のＭＱＷ活性層１５の
うちＺｎが拡散されて無秩序化された領域１６の屈折率
は、Ｚｎが拡散されずに残った領域（ＭＱＷが無秩序化
されずに残った領域）と比較して小さくなる。従って、
Ｚｎが拡散されて無秩序化されたＭ　Ｑ　Ｗ　ＲＭ域の
伝搬定数とＺｎが拡散されずに残ったＭ　Ｑ　Ｗ　ｉｌ
域の伝搬定数との間には差が生じる。このためこのＺｎ
拡散領域１６は位相制御領域として機能する。ここで、
上記伝搬定数の差Δβと、Ｚｎ拡散領域（位相制御領域
）１６の長さｌが、Δβ・β−１／２πの関係を満たす
時、このレーザはブラッグ波長で発振する。
本実施例ではストライブ幅が均一であり、印加された電
流はＺｎ拡散領域１６には流れないため、発振に寄与し
ない無効電流は存在しない。また活性層がＭＱＷで構成
されていることもあり闇値電流は大きく低減される。し
たがって低消費電力性を大幅に向上させることができる
。また本実施例では位相制御領域１６部分においてもス
トライブ幅は均一であり、従来例のように段差を持たな
いことから、光の散乱も抑えられ、放射ビームバクーン
が乱れることもない。さらに本実施例では、位相制御領
域１６の形成にＺｎ拡散を用いているため、その拡散領
域の長さ、すなわち制御領域の長さｌを比較的容易に制
御できる。
なお、上記実施例ではＡｌＧａＡｓ系材料により形成さ
れた半導体レーザについて述べたが、本発明は例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ系等、他の系の半導体材料を使用した半導
体レーザにも適用することができ、上記実施例と同様の
効果を奏する。
また、上記実施例では位相制御領域を１つのみ設けて単
一波長発振を行なうようにしたレーザについて述べたが
、複数の位相制御領域を設け、これらの領域の長さの和
を所定の値とすることによっても単一波長発振を行なう
レーザを実現するこがも可能である。
また、上記実施例ではレーザをブラッグ波長で発振させ
るために伝搬定数の差Δβと位相制御領域の長さβとの
関係が、Δβ・Ｊ＝１／２πとなるように位相制御領域
の長さβを設定したが、Δβ・Ｎ＝１／４π、あるいは
Δβ・β−１／２πとなるように位相制御領域の長さｌ
を設定してレーザをブラッグ波長で発振させるようにし
てもよく、高出力動作を行なう半導体レーザの場合にお
いて、注入キャリア濃度分布の影響等を考慮した場合に
は、−ＦＱにはこれらの条件の方が好ましい場合もある
とされている。
また、上記実施例では位相制御領域の形成にＺｎ拡散を
用いたが、これはＭＱＷ活性層を無秩序化し、８Ｋ　’
９１３域に電流が流れないようにすることのできる他の
拡散法、あるいはアニール等の熱処理等によって形成し
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば多重量子井戸（ＭＱＷ
）からなる活性層を有するＤＦＢレーザにおいて、上記
ＭＱＷの光導波路上の一部領域を無秩序化して該領域の
光の伝搬定数を他の領域と異ならしめて位相制御１１　
領域を形成したから、低消費電力特性を損なうことなく
単一波長で発振し、しかも放射ビームパターンの乱れの
ない高性能な半導体レーザを得ることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザを示す
図、第２図は従来の半導体レーザを示す図である。 １はｎ形ＧａＡｓ１板、２はｎ形７１，１．Ｇａ＋−ｘ
ＡｓＡｓバッフ、３は回折格子、４はｎ形Ａｌ。 Ｇａ１−ｙＡｓガイド層、６はｐ形Ａｌｙｔ　Ｇ　ａ　
ｌ−８Ａｓクラッド層、７はｐ形ＧａＡｓコンタクト層
、８はｐ形Ａ　ｌ　ｖＧ　ａ　、−ｖ　Ａ　ｓ埋め込み
層、９はｎ形Ａ　１　ｖ　Ｇ　ａ　＋−ｖ　Ａ　３埋め
込み層、ＩＯはｎ形電極、１１はｎ形電極、１２はＳｉ
、Ｎ４無反射膜、１５はＭ　Ｑ　Ｗ活性層、１６は位相
制御領域。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）多重量子井戸からなる活性層を有する分布帰還形
    の半導体レーザにおいて、 上記多重量子井戸の光導波路上の一部領域の光の伝搬定
    数が無秩序化によって他の領域と異なるものとされてお
    り、単一波長で発振することを特徴とする半導体レーザ
    。
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