JPH0246789A - ＤＦＢ／ＤＢＲレーザーダイオードのφコーティング - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、媒体により囲まれかつｐｎ接合を有する半導
体物体（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｂｏｄｙ）を具
える半導体ダイオードレーザ−であって、該半導体ダイ
オードレーザ−は順方向の十分大きい電流強度において
共振空胴内に置かれたストリップ形の活性領域（ｓｔｒ
ｉｐ−ｓｈａｐｅｄ　ａｃｔｉｖｅ　ｒｅｇｉｏｎ）で
コヒーレントな電磁放射を生成することができ、該共振
空胴は長手方向の実効屈折率の周期変化により少なくと
もその長さの部分にわたって構成され、一方、活性領域
にほぼ直角でありかつ少なくともその１つが反射防止膜
を備える面により該共振空胴が限界されている。

（背景技術） そのような半導体ダイオードレーザ−は出願人名義の欧
州特許出願筒８７２０１６２６．６号に記載されており
、これは１９８８年３月１６日に第０２５９９１９号と
して公衆縦覧で公開されている。

種々の構造の半導体ダイオードレーザ−は多くの分野で
使用されている。共振空胴は異なるやり方で形成できる
。多くの場合、それは平行に延在する２つの鏡面により
構成され、半導体結晶のそのへき開面が主として使用さ
れている。これらの鏡面の繰り返し反射により、ファブ
リペロ−（ＰＰ　：Ｆａｂｒｙ−Ｐ６ｒｏｔ）モードと
いう名称の下で良く知られた放射モードが生成される。

別の実施例によると、共振空胴は少な（とも共振空胴の
長さの部分に沿って生成された放射の実効屈折率の周期
的変化により得られている。鏡面上の反射の代わりに、
格子における反射（屈折率の上記の周期的変化により構
成された）が使用されている。この場合のレーザーはＤ
ＰＢ　（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ＦｅｅｄＢａｃｋ）
レーザーと名付けられている。それらは種々の構造で存
在し、かつ［分布帰還Ｊ（ＤＦＢ）レーザーという名称
の下で知られており、その構造については前述の欧州特
許出願に記載された半導体ダイオードレーザ−が一つの
例であり、かつそれは［分布ブラッグ反射（Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ　ＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）Ｊ　
（ＤＢＲ）レーザーとして知られている。

この出願では、簡単のためにそれらはすべてｒＤＦＢＪ
レーザーと言う名称によって表示されよう。

ＤＦＢレーザーは前述のファブリペロ−レーザーと比べ
ると特に次のような利点を有している。すなわち、それ
らは広い温度範囲内で単一安定縦発振モード（単一縦モ
ードあるいはＳＬＭモード）で容易に発振できかつ高い
出力パワーを持っている。

これは特に光通信での使用に重要である。と言うのは、
ＳＬＭモードにおいて、色分散（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｄ
ｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が最小であり、従って信号が光ガ
ラスファイバを通って妨害なしに長距離にわたって伝送
できるからである。さらに、ＤＦＢレーザーは電気光学
モノリシック回路内に比較的容易に組み込むことができ
る。

しかし、一般にＤＦＢレーザーはまた活性領域の端部で
活性層に垂直な端面を有するから、ファブリペロ−発振
がそれらの間に起こることができ、従って原理的にＤＦ
Ｂレーザーは実質的に等しい増幅度を持つ少なくとも１
つのＤＦＢモードの外に少なくとも１つのＰＰモードを
有することになる。

鏡面の位置が格子の周期と正確に同相であるレーザーを
通常の技術を用いて製造することは非常に困難である。

さらに、通常のプロセスはウェハー内に製造されたレー
ザーの性質の広がりとなる。

広がりの起こるそのような性質の一例は格子に対する鏡
面の位置である。その結果、１ウエノ＼−から製造され
たレーザーの間で多数のマルチモードレーザーあるいは
１つのモードから他のモードに変わるレーザーが存在し
、一方、ＳＬＭレーザーの歩留まりは低い。さらにこの
歩留まりはいわゆるＫＬ積にまた依存しており、ここで
Ｌは共振空胴の長さであり、そしてＫはπ＊△ｎ／λ５
に等しく、ここで△ｎは屈折率変動の大きさであり、λ
５はブラッグ波長である。２から３のＫＬ積により、Ｓ
ＬＭレーザーの歩留まりは例えばＦＰレーザーの歩留ま
りの５から１０％である。この積のより小さい値により
、歩留まりは零にまで近付く。

ＤＦＢレーザーでの望ましくないＰＰモードを抑制する
ために、種々の手段が提案されており、その内で、前述
の欧州特許出願に記載されているように、反射防止膜（
ａｎｔｉｒｅＮｅｘ　ｃｏａｔｉｎｇ）の使用が提案さ
れている。実質的にはレーザーにより生成された放射の
全量は単一鏡面あるいは複数の鏡面に発出され、ＰＰモ
ードは抑制される。この方法の欠点はＳＬＭのライン幅
が強（増大することである。

反射変化の感度はまた著しく増大する。より大きなライ
ン幅と反射に対する増大された感度により、使用、特に
高い変調周波数における使用は制限され、これはレーザ
ーがＳＬＭモードで動作しないという事実と同様に、光
通信の分野での使用を制限する。

（発明の開示） 特に本発明の目的はこの欠点を軽減することであり、そ
して少なくともできるだけ狭いライン幅であるライン幅
と高い歩留まりを結び付けることである。

特に本発明は共振空胴への放射の帰還が増大されること
でこの目的が達成できるという事実の認識に基づいてい
る。この帰還は鏡面を通して発出する放射の一部分が反
射を介して戻される（ｔｈｒｏｗｂａｃｋ）ことで増大
できる。さらに本発明は次の事実の認識に基づいている
。すなわち、そのような反射は動作のＳＬＭモードに正
しい位相、換言すれば共振空胴の実効屈折率の変化に一
致する位相を帰還放射が有するような態様で起こらなけ
ればならないしかつまたそれが起こり得るという事実で
ある。これは実効的反射［ｒ　５ｔｙ（＝ｌ　ｒ　＊ｔ
ｔｌ＊　ｅ　”　）］の位相（ψ）と振幅ｌ　ｒ　５ｒ
ｒｌを調整することが可能でありかつ有利であるという
事実の認識と結び付けられており、これはできる限りお
互いに対して無関係に、あるいは少なくとも無関係に種
々のインターフェースにおける追加のすべての反射を含
むものと理解されている。

本発明によると、冒頭の記事で述べられた種類のＤＦＢ
半導体ダイオードレーザ−はこの目的に対して、位相層
と呼ばれている層が反射防止膜に適用され、その結果と
して反射防止膜により透過された放射の少なくとも一部
分が共振空胴に帰還され、上記の層の屈折率と厚さは単
一モード動作に最適な位相が実効的反射を与えるように
選ばれていることを特徴としている。

位相層を製造する材料が選ばれると、・実効的反射の位
相は位相層の厚さを変化することにより格子の周期に一
致させることができ、その結果としてＳＬＭ動作が得ら
れる。反射防止膜あるいは位相層が適用される前に、既
にＳＬＭモードで動作していたレーザーが１ウエハーか
ら製造されたレーザーから選択できる。残りのレーザー
は今や反射防止膜と位相層を備えることになる。反射防
止膜は放射が所望の位相を有する前に実質的にどんな放
射も活性層に帰還しないことを保証する。位相層は実効
的反射の所望の位相が得られることを保証する。どの位
相が望ましいかが測定あるいは計算から導くことができ
る。位相層はまた階段的に（ｓｔｅｐｗｉｓｅ　ｍａｎ
ｎｅｒ）、すなわち被膜と測定のサイクルで所望の厚さ
を与えることができる。レーザーがＳＬＭモードで動作
するや否や、このレーザーは無視される。

第１の実施例において、反射防止膜は位相層と同様に単
一層を具えている。反射防止層の厚さはレーザーにより
生成された放射の１／４波長の光路長に近似的に一致し
なければならない。種々の層の間の種々のインターフ豊
−スにおける反射に関して、次の式が維持される。

（１）　　　　ｌｒ、ｌ　　１ｒｔｌ＝Ｑここでｌｒ、
ｌはｉ番目の層とｉ−１番目の層の間のインターフェー
スにおける反射係数である。

０番目の層は半導体物体である。式（１）を良く調べる
と以下の条件が与えられ、これは次のような屈折率によ
り満足されなければならない。

（２）　　　　ｎ　、＝（ｎ　ｏ＊　ｎ　、）””ここ
でｎ。は半導体物体の屈折率であり、これはＡ　ＩＩＩ
　　ＢＶ材料と放射の通常の波長に対して約３．２であ
り、ｎ、は反射防止層の屈折率であり、そしてｎ２は位
相層の屈折率である。もし位相層が酸化ハフニウム（Ｈ
「ｏ　、）（この材料の技術的利点は前述の欧州特許出
願に記載されている）から作成されているなら、ｎ、の
値は１．７６に等しい。式（１）からｎ、は近似的に２
．４に等しくなければならないことが出てくる。その屈
折率が２．２である２酸化チタン（ＴｉＯｚ）はこの条
件をかなり正確に満足する。

反射防止膜を製造する材料の選択は反射防止膜、が例え
ば２層のような複数の層から構成されていることで拡大
できる。酸化ハフニウムのほかに、２酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ＝）が製造技術の観点から魅力的な材料である。２酸
化ケイ素の屈折率は約１．４５である。これらの材料に
よって、２層反射防止膜が構成できる。

本発明による半導体ダイオードレーザ−の第２の実施例
において、反射防止膜は高い屈折率と低い屈折率を連続
的に有する２つの層を具えており、それらの屈折率は双
方とも半導体物体の屈折率と媒体の屈折率との間にあり
、上記の反射防止膜の厚さはレーザーによって生成され
た放射の１７４波長の光路長にほぼ一致し、一方、位相
層は半導体本体の屈折率と媒体の屈折率との間にありか
つ反射防止膜の第２層の屈折率より高い屈折率を有する
層を具えている。種々の層の屈折率の遷移（ｓｕｃｃｅ
ｓｓ　１ｏｎ）の選ばれた順序は本発明による反射防止
膜と位相層双方の動作に対するその厚さと並んで重要で
ある。３つの層の屈折率は最初の３つのインターフェー
スにおける反射が最小であるように選ばれ、すなわちそ
れは （ａ）　　　　ｔｒｉ−１ｒｚｌ−ｌｒ＊Ｉ＝。

である。ここで旨、１は再びｉ番目の層とｉ−１番目の
層との間のインターフェースにおける反射係数である。

０番目の層は再び半導体物体である。

使用された材料の数をできる限り限定するために、第３
の実施例は反射防止膜の第１層と位相層が第１材料から
なり、一方、反射防止膜の第２層が第２材料からなるこ
とを特徴としている。従って位相層の屈折率は添字１を
有することになる。

この場合、式（３）を良く調べると、屈折率について以
下の関係式が与えられる。

（４）　　（ｎ　ｏ＊　ｎ　ｔ−ｎ　ｌリ−１／３＊　
ｎ　、　＊　（ｎ　ｏ−ｎ　、）＝　Ｑ特に酸化ハフニ
ウム（ＨＴｏ　、、　ｎ　、＝　１．７６）と２酸化ケ
イ素（Ｓ　ｉｏｎ、　ｎ　ｔ＝１．４５）の組み合わせ
はこの関係を正確に満足するように見える。他の材料の
組み合わせもまた式（４）を正確に満足するが、しかし
前に既に述べたように、上記の組み合わせは実際的な利
点を提供している。実効的反射の位相（ψ）は以下の式
から計算できる。

（５）　　　ψ−（４π／λ）＊（ｎ、＊ｄ３）ここで
λは放射の波長であり、ｄ３は厚さであり、そしてｎｌ
は位相層の屈折率である。

従って、本発明による半導体ダイオードレーザ−の第４
の実施例は、第１材料が酸化ハフニウム（Ｈｒｏ　ｔ）
であり、第２材料が２酸化ケイ素（ＳｉＯＸ）であるこ
とを特徴としている。

実効的反射の位相はこのように実効的反射の係数とほぼ
無関係に選ぶことができるが、しかし実効的反射の係数
は位相層から媒体への遷移により決定されることは正し
い。媒体が一般に空気であり、かつ所与の材料が位相層
に選ばれているという事実を見ると、実効的反射の係数
の値は固定される。最大歩留まりと最適特性を得るため
に、すなわち比較的狭いライン幅を有するＳＬＭデバイ
スの最大可能な数を得るために、もしレーザーからの放
射の発出に基づく実効的反射が自由に選ばれるなら、す
なわち選ばれた位相に無関係ならばそれは好ましい。事
実、もし例えば測定と被膜と再測定のサイクルの後で、
位相層による実効的反射の位相が所望の値に到達したこ
とが確かめられ、そして小さいライン幅を得るためにも
し実効的反射がさらに増大されるべきなら、実効的反射
のこの増大の間に生起する位相変化は望ましくない。

本発明による半導体ダイオードレーザ−の第５の実施例
はこの目的に対して、反射膜が位相層に適用され、その
結果としてレーザーにより生成された放射の実効的反射
が位相とは無関係に調整されることを特徴としている。

さらに特定すると、もし本発明によるレーザーは、反射
膜が半導体物体の屈折率と媒体の屈折率との間にある屈
折率を有する層を具え、その数は偶数であり、その厚さ
は半導体ダイオードレーザ−により生成された放射の１
７４波長の光路長に一致し、かつそれは交互に低い屈折
率と高い屈折率を有し、これらの第１の層が位相層より
も低い屈折率を有することを特徴とするならこれは達成
できる。

反射防止膜が構成できる材料の選択に関して上に与えら
れたような反射性被膜（ｒｅＮｅｃｔｉｖｅ　ｃｏａｔ
ｉｎｇ）に同様な考慮がまた適用される。材料の数を限
定するために、低い屈折率を有するすべての層に対して
第１の材料を選ぶことができ、かつ高い屈折率を有する
すべての材料に対して第２の材料を選ぶことができる。

実際的な理由で、酸化ハフニウム（）１　ｆｏ　ｔ）と
２酸化ケイ素（Ｓｉｎ−）の組み合わせが好ましい。発
出する放射の実効的反射の所望の値はせいぜい１０％か
ら６０％の間にあろう。

「ｌ／４λ」層の厚さ、すなわちその厚さが１／４波長
の放射の光路長に一致する層の厚さはまたそれから僅か
ばかり偏る厚さを含み、換言すればその厚さは例えば０
．１５λと０．３５λの間にあるということに注意すべ
きである。本発明の本質的な考慮と使用された式により
、層中の多重反射の生起は無視されることに注意すべき
である。事実、「１／４λ」層の厚さの前述の公差に関
連してこれは十分満足すべき精度を与えている。

従って別の実施例は反射膜が２つあるいは４つの層を具
えることを特徴としている。

（実施例） いくつかの実施例と図面を参照して本発明を説明する。

これらの図は略図的であり、寸法通りに描かれておらず
、特に厚さ方向の寸法は明確さのために誇張されている
。種々の実施例で、対応する部分は一般に同じ参照記号
により表されている。同じ導電タイプの半導体領域は一
般に同じ方向の断面でクロスハツチされている。

第１図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第１
の実施例を部分的に断面図としてかつ部分的に斜視図と
して示している。ライン■−■で取られた第１図の半導
体ダイオードレーザ−の線図的な断面図は第２図に示さ
れている。第３図は点Ａの区域における第２図の屈折率
プロフィルを線図的に示している。この半導体ダイオー
ドレーザ−（第１図を参照）は第１の導電タイプの基板
１を有する半導体物体とその上に配置された層構造を具
えている。この層構造は上記の第１の導電タイプの第１
受動層（ｐａｓｓｉｖｅ　１ａｙｅｒ）２と、第２の反
対の導電タイプの受動層３および第１の受動層と第２の
受動層との間にある活性層４を具えている。ｐｎ接合（
その位置は層２と層３との間に位置している半導体領域
の導電タイプに依存している）が層構造の層２と層３と
の間に位置している。

このｐｎ接合は順方向の十分な電流強度において共振空
胴内に置かれた活性層のストリップ形領域４Ａでコヒー
レントな電磁放射を生成できる。第１および第２の受動
層２，３の双方は生成されたレーザー放射に対して活性
層４よりも低い屈折率を有し、かつ層４より大きいバン
ドギャップを有している。この実施例では、第３の受動
層２０が層４と層３との間に存在している。この層はい
わゆるアンチメルトバック層（ａｎｔｉ−ｍｅｌｔ−ｂ
ａｃｋ　１ａｙｅｒ）であり、これは（液相エピタキシ
ーで起こる問題である）逆溶解（ｂａｃｋ−ｄｉｓｓｏ
ｌｖｉｎｇ）を回避するために役立っている。この問題
は常には起こらないから、この層の存在は絶対的に必要
ではない。

共振空胴は長平方向かつ活性領域４Ａの少なくとも長さ
の部分にわたる周期的な屈折率変化により構成される。

この屈折率変化は格子７により得られ、これは基板表面
にエッチされ、その溝（ｇｒｏｏｖｅ）は基板Ｉとは異
なっている放出放射の屈折率を有している層２の材料で
満たされている。活性領域４＾はさらに端面５と６によ
り限界され、それらは活性領域にほぼ直角であり、かつ
その１つ（面５）は反射防止膜２７と位相層３０を備え
ている。第２の受動層３と基板１は（中間半導体領域を
通して）金属層（１６，１７）に電気的に接続され、こ
の金属層は上面と下面に備えられ、かつ接続導体として
用いられ、上面に表示されている。

この実施例では、基板１はｎ導電タイプのインジウム・
りん（ＩｎＰ）からなっている。層２はｎタイプのイン
ジウム・ガリウム・ひ素・りん（ｒ　ｎｘＧａ＋−ｘＡ
ｓｙＰｌ−ｙ）からなっている。活性層３はｎタイプの
インジウム・りん（ＴｎＰ）からなっている。

この実施例によるレーザーはいわゆるＤＣＰＢＨタイプ
のものであり、かつ電流制限層構造（ｃｕｒｒｅｎｔ−
１ｉｍｉｔｉｎｇ　１ａｙｅｒ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）
を具えている。レーザーは２つの溝９とｌＯとを持ち、
それは活性領域４Ａを制限し、そこにｐタイプＩｎＰの
層１１とｎタイプＩｎＰのブロッキング層１２が備えら
れている。

層１１と１２は溝９とｌＯとの間に位置している層３の
ストリップ形部分３＾に広がっていない。さらにｎタイ
プのＩｎＰの層１３はアセンブリにわたって形成され、
そしてＴ　ｎｘＧａ＋−ｘＡｓｙＰ　ｌ−Ｆの頂上層（
ｔｏｐ　１ａｙｅｒ）１４がその上に形成され、その上
に２酸化ケイ素層１５が配置されている。この酸化物層
１５はスロット形開口を備え、その中で表面に備えられ
た電極層１６が層１４と接触している。下面は電極層エ
フと接触している。

反射防止膜２７は第１層２８と第２層２９を具えている
。層２８と位相層３０は双方とも酸化ハフニウム（Ｈｆ
Ｏｔ）からなり、一方、層２９は２酸化ケイ素（Ｓｉｎ
−）からなっている。このレーザー（λ＝１．５５μｍ
）により生成された放射に対する酸化ハフニウムの屈折
率はｎ、＝１．７６であり、一方、２酸化ケイ素の対応
する値はｎ、＝１．４５である。層２８と２９の厚さは
レーザーにより生成された放射の１７４波長の光路長に
近似的に一致し、かつ層２８に対しては約２２０ｎｍ、
層２９に対しては約２６７ｎｎ＋である。位相層３０の
厚さは実効的反射の所望の位相に依存し、これはＳＬＭ
モードでレーザーを動作させるのに必要な位相に依存し
ている。これは測定および／または計算により決定でき
る。この実施例で使用された半導体ダイオードレーザ−
に対して、この位相は９０６であった。位相層３０の厚
さは式（５）を用いて計算でき、この実施例では約１１
Ｑｎｍである。この実施例の実効的反射の係数（Ｉ　ｒ
　、、、ｌ）はその位相層３０が媒体からなりかつそれ
に依存する材料にのみ依存している。前者は酸化ハフニ
ウムであり、後者は空気であるから、反射係数Ｒｒはこ
の実施例では約９％である（Ｒｒ＝　Ｉ　ｒ　＊ｔｔ１
つ。

この実施例に記載された被膜の動作は以下のようになっ
ている。ＫＬ積が１から２．５の８つのスライスから製
造されたＤＰＢ半導体ダイオードレーザ−から、まずＳ
Ｍレーザーが選択された。次にすべての残りの動作レー
ザーは酸化ハフニウムからなりかつレーザーにより生成
された放射の１７４波長の光路長に近似的に一致する厚
さを有する１層反射防止膜でカバーされた。この被膜は
実効的反射に対する０、５％のＲ，と１８０°の位相１
ψ１となった。

引き続いて、３Ｍレーザーが再び選択された。しかし、
これらのレーザーは４＋＋＋Ｗの出力パワーで平均とし
て１２０ＭＨｚのライン幅を有し、一方、被膜されない
３Ｍレーザーのライン幅は同じ測定条件で平均として２
０ＭＨｚであった。被膜と測定からなるこの測定のサイ
クルの後、ＳＭモードで動作しないレーザーの被膜はこ
の実施例で記載された被膜に拡大された。このようにし
て得られたＤＰＢレーザーのライン幅は同じ測定条件で
平均として３５ＭＨｚであった。これはこの実施例で記
載された被膜が歩留まりの実質的改善となり、かつ１層
反射防止膜を備える３Ｍレーザーに対して３Ｍレーザー
のライン幅の改善となることを意味している（ファクタ
ー３．４の改善）。同時に、得られたライン幅は被膜さ
れない３Ｍレーザーのそれよりファクター１．７だけ大
きい。

第４図は位相層の厚さ（ｄ３）の異なる値に対する第１
図の半導体ダイオードレーザ−の実効的反射の係数（１
ｒ６□１）と位相（ψ）を極座標で線図的に示している
。円４Ｇ、　４１．４２はそれぞれ値１．０．０．５゜
０．１のｌ　ｒ　ｅｒｌの値に対応している。反射係数
Ｒｒ（＝　ｌ　ｒ　、、ｌりに対応する値はそれぞれ１
．０．０．２５゜０．０１すなわち１００％、２５％、
１％である。この図面では、その半径が９％のＲ２値に
対応する円の上の点４３が近似的に存在する。これらの
点は式（５）によって決定された実効的反射の位相を示
し、変数として位相層３０の厚さ（ｄ３）のみが考慮さ
れている。この図は同じＲｒに対して実効的反射はＯｏ
と３６０°の間の任意の所望の位相を与えることができ
ることを示している。

ここに記載された半導体層の構成と半導体ダイオードレ
ーザ−の製造に対して、前述の欧州特許出願が参照され
る。酸化ハフニウムの層２８．２酸化ケイ素の層２９、
および酸化ハフニウムの層３０はレーザーの端面の１つ
（この場合には端面５）に蒸着により連続して適用され
ている。層２ｇ、　２９．３０の厚さはそれぞれ２２０
．２６７、１１０ｒ＋ｎ＋である。蒸着の適用は通常の
やり方で実行できる。

第５図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第２
の実施例の第１図のライン■−■で切断された断面を線
図的に示しており、これは第１の実施例とは被膜のみが
異なっている。第６図は点Ｂの区域における第５図の半
導体ダイオードレーザ−の屈折率のプロフィルを線図的
に示している。

この実施例に記載された半導体ダイオードレーザ−の構
造と製造は被膜の構造を除いてここで参照している以前
の実施例のそれと等しい。反射性被膜３５は位相層３０
に適用され、かつ第１層３１と第２層３２を具えている
。これらの層が作成されている材料に対して、反射防止
膜２７が構成されているのと同じ材料が使用されている
が、しかし逆の順序で遷移している。層３１は２酸化ケ
イ素からなり、一方、層３２は酸化ハフニウムからなっ
ている。これらの層の厚さは再びレーザーにより生成さ
れた放射の１７４波長の光路長に近似的に一致しており
、従って反射防止膜の対応する層の厚さに近似的に等し
く、ｄ　４＝　２６７ｎｍおよびｄ、＝２２０ｎｍであ
る。位相層の厚さは実効的反射の所望の位相に従い、か
つ式（５）を用いて計算できる。第７図は位相層の厚さ
（ｄ３）の異なる値に対する第５図の半導体ダイオード
レーザ−の実効的反射の係数（ｌ　ｒ　、、、ｌ）と位
相（ψ）を極座標で線図的に示している。円４０゜４１
．４２は第４図に関連して既に記載されている。

第７図では、異なる位相に対応する点４４はすべて２５
％のＲ２を有する円の上にある。位相層と媒体との間に
反射性被膜を使用することにより、この実施例と同様に
、実効的反射の値は位相とは実質的に無関係に変化でき
、一方、位相層を用いることによりこの位相は実効的反
射とは無関係に変化できる。その利点は既に上に述べら
れている。

第８図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第３
の実施例の第１図のラインＩＩ−ＩＩで切断した断面を
線図的に示しており、これは被膜のみが前の実施例とは
異なっている。第９図は点Ｃの区域における第８図の半
導体ダイオードレーザーの屈折率プロフィルを線図的に
示している。第１０図は位相層の厚さ（ｄ３）の異なる
値に対する第８図の半導体ダイオードレーザ−の実効的
反射の係数（ｌ　ｒ　、１．ｌ）と位相（ψ）を極座標
で線図的に示している。第２の実施例の構造と製造に関
してなされた考察はこの実施例にも適用する。反射性被
膜３５は別の２酸化ケイ素層３３と別の酸化ハフニウム
層３４により前の実施例に対して拡大されている。

層２９．３１．３３の厚さは約２６７ｎｍであり、層２
８．３２．３４の厚さは約２２Ｑｎｍである。これらの
厚さは上記の材料のレーザーにより生成された放射の１
７４波長の光路長に近似的に一致している。第１０図か
ら分かるように、所望の位相は４０％のＲ４の値に調整
できる。

たとえこの出願において本発明が光通信に非常に重要な
りＣＰＢＨレーザー構造を参照して説明されているとは
言え、本発明によるψコーティング（ψ〜ｃｏａｔｉｎ
ｇ）の使用は、できる限り効率的に７１ブリペローモー
ドと発振の１つの単一モードの放射の抑制を得るために
、ここで述べられた構造と同じ理由でＤＦＢタイプある
いはＤＢＲタイプの別のレーザー構造についてもまた非
常に重要である。従って本発明は所与の実施例に全く限
定されず、活性領域の長さの少なくとも一部分にわたる
実効屈折率あるいは活性領域の外にある共振空胴の部分
の少なくとも一部分にわたる実効屈折率の周期的変化に
より共振空胴が構成されるすべての形のレーザーに関係
している。

（要約） ＤＰＢ／ＤＢＲ半ｉ体ダイオードレーザ−において、存
在する格子の周期に一致するＤＦＢ（分布帰還：Ｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ）モードと鏡面
の相対距離により決定されたＰＰ（＝Ｆａｂｒｙ−Ｐ６
ｒｏｔ　ニフ７ブリペロー）モードとの間に競合が起こ
り、その結果としてレーザーは１つの単一モードで動作
しない。

反射防止層を備えることによりこの問題は抑制されるが
、しかし大きなライン幅のような他の欠点が生じる。・ 本発明によると、反射防止膜の上に位相層を備えること
により、単一モードのレーザーの動作は比較的狭いライ
ン幅と組み合わされる。

本発明によると、反射性被膜は位相層にも適用できる。

この場合、実効的反射の係数と位相の双方ハ実質的にお
互いに無関係に調整できる。その結果、狭いライン幅と
ＳＬＭはさらに容易に組み合わせることができる。

反射防止膜と位相層と反射性被膜は適当な屈折率を有す
る２つを越えない材料を用いて製造できる。本発明によ
ると、２つの特に適当な材料は酸化ハフニウムと２酸化
ケイ素であり、これは比較的簡単でありかつ魅力ある蒸
着技術を用いて鏡面に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第１
の実施例の斜視・断面図であり、第２図は第１図の半導
体ダイオードレーザ−のライン■−■による断面図であ
り、 第３図は点への区域の半導体ダイオードレーザ−の屈折
率のプロフィルであり、 第４図は異なる値の位相層の厚さ（ｄ３）に対する半導
体ダイオードレーザ−の反射係数と位相の極座標図であ
り、 第５図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第２
の実施例のラインＩＩ−ＩＩによる断面図であり、 第６図は点Ｂの区域の半導体ダイオードレーザ−の屈折
率のプロフィルであり、 第７図は異なる値の位相層の厚さ（ｄ３）に対する半導
体ダイオードレーザ−の反射係数と位相の極座標図であ
り、 第８図は本発明による半導体ダイオードレーザ−の第３
の実施例のライン■−Ｈによる断面図であり、 第９図は点Ｃの区域の半導体ダイオードレーザ−の屈折
率のプロフィルであり、 第１０図は異なる値の位相層の厚さ（ｄ３）に対する半
導体ダイオードレーザ−の反射係数と位相の極座標図で
ある。 １　・・・基板　　　　　　２・・・第１受動層３・・
・第２受動層 ３Ａ・・・　ス）−ＩＪツブ形部分 ４　・・・活性層 ４Ａ・・・ストリップ形領域あるいは活性領域５．６　
・・・端面　　　　７・・・格子９、ｌＯ・・・溝　　
　１１・・・層 １２・・・ブロッキング層　１３・・・層１４・・・頂
上層　　　　　１５・・・酸化物層１６．１７・・・金
属層あるいは電極層２０・・・第３受動層　　　２７・
・・反射防止膜２８・・・第１層　　　　２９・−・第
２層３０・・・位相層　　　　　３１・・・第１層３２
・・・第２層　　　　　３３・・・２酸化ケイ素層３４
・・・酸化ハフニウム層 ３５・・・反射性被膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、媒体により囲まれかつｐｎ接合を有する半導体物体
   を具える半導体ダイオードレーザーであって、該半導体
   ダイオードレーザーは順方向の十分大きい電流強度にお
   いて共振空胴内に置かれたストリップ形の活性領域でコ
   ヒーレントな電磁放射を生成することができ、該共振空
   胴は長手方向の実効屈折率の周期変化により少なくとも
   その長さの部分にわたって構成され、一方、活性領域に
   ほぼ直角でありかつ少なくともその１つが反射防止膜を
   備える面により該共振空胴が限界されるものにおいて、 位相層と呼ばれた層が反射防止膜に適用され、その結果
   として反射防止膜により透過された放射の少なくとも一
   部分が共振空胴に帰還され、上記の層の屈折率と厚さは
   単一モード動作に最適な位相が実効的反射を与えるよう
   に選ばれていること、 を特徴とする半導体ダイオードレーザー。 ２、反射防止膜が半導体物体から連続的に高い屈折率と
   低い屈折率を有する２つの層を具え、該屈折率は双方と
   も半導体物体の屈折率と媒体の屈折率との間にあり、か
   つレーザーにより生成された放射の１／４波長の光路長
   に一致する厚さを有し、一方、位相被膜は半導体物体の
   屈折率と媒体の屈折率との間にありかつ反射防止膜の第
   ２層の屈折率より高い屈折率を有する層を具えることを
   特徴とする請求項１に記載の半導体ダイオードレーザー
   。 ３、反射防止膜の第１層と位相層が第１材料からなり、
   一方、反射防止膜の第２層が第２材料からなることを特
   徴とする請求項２に記載の半導体ダイオードレーザー。 ４、第１材料が酸化ハフニウム（ＨｒＯ＿２）であり、
   第２材料が２酸化ケイ素（ＳｉＯ＿２）であることを特
   徴とする請求項３に記載の半導体ダイオードレーザー。 ５、反射膜が位相層に適用され、その結果としてレーザ
   ーにより生成された放射の実効的反射が位相とは無関係
   に調整されることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か１つに記載の半導体ダイオードレーザー。 ６、反射膜が半導体物体の屈折率と媒体の屈折率との間
   にある屈折率を有する層を具え、その数は偶数であり、
   その厚さは半導体ダイオードレーザーにより生成された
   放射の１／４波長の光路長に一致し、かつそれは交互に
   低い屈折率と高い屈折率を有し、これらの第１の層は位
   相層よりも低い屈折率を有することを特徴とする請求項
   ５に記載の半導体ダイオードレーザー。 ７、反射膜が２つの層を具えることを特徴とする請求項
   ６に記載の半導体ダイオードレーザー。 ８、反射膜が４つの層を具えることを特徴とする請求項
   ６に記載の半導体ダイオードレーザー。 ９、反射膜の層が作成されている材料が反射防止膜の層
   と位相層が作成されている材料と同じもので作成されて
   いることを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに
   記載の半導体ダイオードレーザー。