JPH0252869B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0252869B2 JPH0252869B2 JP11987483A JP11987483A JPH0252869B2 JP H0252869 B2 JPH0252869 B2 JP H0252869B2 JP 11987483 A JP11987483 A JP 11987483A JP 11987483 A JP11987483 A JP 11987483A JP H0252869 B2 JPH0252869 B2 JP H0252869B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- semiconductor laser
- laser device
- stripe
- mode
- Prior art date
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- Expired
Links
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—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
- H01S5/24—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 having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈技術分野〉
本発明は出力レーザ光の戻り光に起因する干渉
雑音を低減した半導体レーザ素子に関するもので
ある。
雑音を低減した半導体レーザ素子に関するもので
ある。
〈従来技術〉
従来、半導体レーザ装置をデイスク装置の光源
として使用した場合、ビデオデイスクあるいはオ
ーデイオデイスクの光学系との結合に於いて、デ
イスク面からの反射による出力レーザ光の戻り光
が半導体レーザ素子へ再入射すると出力光に対す
る再入射光の干渉により第１図に実線で示す如く
再入射光のない場合（破線で示す）に比べて注入
電流と光出力の間の直線性が低下し、また第２図
に実線l1で示す如く出力光の雑音が再入射光のな
い場合（曲線l2で示す）に比べて増加する。この
ために安定な光源として実用に供することが不可
能になることがある。この問題を解決する手段と
して、半導体レーザ素子の電流注入幅即ちストラ
イプ幅を通常の10〜15μmに比べて活性層中のキ
ヤリア拡散長程度即ち２〜4μm程度に狭く設定
し、歪の発生あるいは戻り光雑音の増加を回避す
ることが試行されている。このような半導体レー
ザでは、利得分布によりレーザの光分布が決定さ
れるが、共振器体積の小さいことから自然放出光
のレーザモードへの関与が大きくなるとともに注
入電流密度も高くなるため、利得のスペクトル幅
が拡大され、多軸モードにより発振してこの多軸
モード発振により再入射光の影響が低減される。
しかしながら、利得導波機構の半導体レーザ素子
は注入電流あるいは経時変化等によつて近視野像
が変化し易く、レンズ等の光学系との結合が不安
定になりかつ非点収差が大きいことと相俟つてそ
の結合効率が著しく低下する欠点を生じる。
として使用した場合、ビデオデイスクあるいはオ
ーデイオデイスクの光学系との結合に於いて、デ
イスク面からの反射による出力レーザ光の戻り光
が半導体レーザ素子へ再入射すると出力光に対す
る再入射光の干渉により第１図に実線で示す如く
再入射光のない場合（破線で示す）に比べて注入
電流と光出力の間の直線性が低下し、また第２図
に実線l1で示す如く出力光の雑音が再入射光のな
い場合（曲線l2で示す）に比べて増加する。この
ために安定な光源として実用に供することが不可
能になることがある。この問題を解決する手段と
して、半導体レーザ素子の電流注入幅即ちストラ
イプ幅を通常の10〜15μmに比べて活性層中のキ
ヤリア拡散長程度即ち２〜4μm程度に狭く設定
し、歪の発生あるいは戻り光雑音の増加を回避す
ることが試行されている。このような半導体レー
ザでは、利得分布によりレーザの光分布が決定さ
れるが、共振器体積の小さいことから自然放出光
のレーザモードへの関与が大きくなるとともに注
入電流密度も高くなるため、利得のスペクトル幅
が拡大され、多軸モードにより発振してこの多軸
モード発振により再入射光の影響が低減される。
しかしながら、利得導波機構の半導体レーザ素子
は注入電流あるいは経時変化等によつて近視野像
が変化し易く、レンズ等の光学系との結合が不安
定になりかつ非点収差が大きいことと相俟つてそ
の結合効率が著しく低下する欠点を生じる。
〈発明の目的〉
本発明は、従来の半導体レーザ素子に於ける上
述の欠点を根本的に解決するものであり、屈折率
導波機構を有しかつ単軸モード発振する半導体レ
ーザ素子に於いて、単軸モードのスペクトル幅を
拡大することにより、再入射光の影響を排除し注
入電流と光出力との関係に良好な直線性を付与し
かつ雑音の増加を防止した新規有用な半導体レー
ザ素子を提供することを目的とするものである。
述の欠点を根本的に解決するものであり、屈折率
導波機構を有しかつ単軸モード発振する半導体レ
ーザ素子に於いて、単軸モードのスペクトル幅を
拡大することにより、再入射光の影響を排除し注
入電流と光出力との関係に良好な直線性を付与し
かつ雑音の増加を防止した新規有用な半導体レー
ザ素子を提供することを目的とするものである。
〈実施例〉
第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ
素子の斜視図である。
素子の斜視図である。
ｐ―GaAs基板１の上にｎ―GaAlAsから成る
電流阻止層２を堆積し、その表面から電流阻止層
２を貫通してGaAs基板２に達するストライプ状
のＶ形溝を形成した後、ｐ―GaAlAsクラツド層
３、ｎ又はｐ―GaAlAs活性層４、ｎ―GaAlAs
クラツド層５、ｎ―GaAsコンタクト層６を順次
積層することによりＶ形溝部を電流通路とする活
性層４の平担なダブルヘテロ接合型内部ストライ
プ構造を構成する。更にコンタクト層６上にAu
―Ge―Niのオーム性ｎ側電極７を形成し、また
GaAs基板１の裏面にAu―Znのオーム性ｐ側電
極８を形成することによりレーザ素子とする。
電流阻止層２を堆積し、その表面から電流阻止層
２を貫通してGaAs基板２に達するストライプ状
のＶ形溝を形成した後、ｐ―GaAlAsクラツド層
３、ｎ又はｐ―GaAlAs活性層４、ｎ―GaAlAs
クラツド層５、ｎ―GaAsコンタクト層６を順次
積層することによりＶ形溝部を電流通路とする活
性層４の平担なダブルヘテロ接合型内部ストライ
プ構造を構成する。更にコンタクト層６上にAu
―Ge―Niのオーム性ｎ側電極７を形成し、また
GaAs基板１の裏面にAu―Znのオーム性ｐ側電
極８を形成することによりレーザ素子とする。
上述の如き構造の半導体レーザ素子に於いて、
活性層４の厚さｄ、ｐ―クラツド層３のＶ形溝外
の厚さｔ及びクラツド層３，５と活性層４のそれ
ぞれの混晶比を適宜選定することにより、複素屈
折率分布を制御することができる。Ｖ形溝に対応
するストライプ領域とストライプ領域外との屈折
率差ΔN及び吸収係数差Δαを求め、これを第４
図Ａ，Ｂに例示する。尚、活性層４の屈折率は
3.63、クラツド層３，５の屈折率は3.34、基板の
吸収係数は104cm-1発振波長は0.78μmとする（破
線はクラツド層５の屈折率が3.25の場合）。第４
図Ａにおいて、ΔNは複素屈折率の実数部に相当
し、ΔN＜0.002の領域は屈折率差が注入電流によ
つて打ち消され、不都合な利得導波機構となる領
域である。従つて本実施例の半導体レーザ素子は
ΔN＞0.002の範囲で条件設定される。第４図Ｂの
Δαは複素屈折率の虚数部に相当し、ΔNとΔαよ
り屈折率導波機構の特性が定まる。このような複
素屈折率分布を有する導波路において、横モード
の利得を求め、その結果を第５図Ａ，Ｂ，Ｃに例
示する。第５図Ａはｄ＝0.08μm，ｔ＝0.1μmに設
定した場合のストライプ幅ｗと利得の関係、第５
図Ｂはｄ＝0.15μm，ｔ＝0.1μmに設定した場合の
ストライプ幅ｗと利得の関係、第５図Ｃはｄ＝
0.08μm，ｔ＝0.3μmに設定した場合のストライプ
幅ｗと利得の関係を示す説明図である。第５図Ｃ
に於いて、ストライプ幅が4.5μmから6μmの間で
は１次モードは複素屈折率の複素項がなければ導
波モードとして存在するが、複素項があると放射
モードになる領域である。この領域に於いて、ｎ
側電極７及びｐ側電極８を介して電流を注入する
とＶ形溝直上のストライプ領域の活性層４内でレ
ーザ発振が開始され、零次モードが発振する。１
次モードは放射モードであるためストライプ領域
外へ発散吸収されて消滅する。この１次モードの
発生と消滅の間で共振的に緩和振動を行なうと第
６図に示すレーザ発振のスペクトル曲線はそのス
ペクトル幅W2が拡大される。従つて、コヒーレ
ント長が短かくなり、半導体レーザの戻り光に起
因する雑音はほとんど抑制され、ビデオデイスク
用光源として最適の半導体装置を容易且つ確実に
構成にすることができる。第５図Ａ，Ｂの条件で
はΔNが大きいためこのような現象は起こらない
が、クラツド層３，５及び活性層４のAl混晶比
を調整することにより上述の現象を生起させるよ
うにすることは可能である。
活性層４の厚さｄ、ｐ―クラツド層３のＶ形溝外
の厚さｔ及びクラツド層３，５と活性層４のそれ
ぞれの混晶比を適宜選定することにより、複素屈
折率分布を制御することができる。Ｖ形溝に対応
するストライプ領域とストライプ領域外との屈折
率差ΔN及び吸収係数差Δαを求め、これを第４
図Ａ，Ｂに例示する。尚、活性層４の屈折率は
3.63、クラツド層３，５の屈折率は3.34、基板の
吸収係数は104cm-1発振波長は0.78μmとする（破
線はクラツド層５の屈折率が3.25の場合）。第４
図Ａにおいて、ΔNは複素屈折率の実数部に相当
し、ΔN＜0.002の領域は屈折率差が注入電流によ
つて打ち消され、不都合な利得導波機構となる領
域である。従つて本実施例の半導体レーザ素子は
ΔN＞0.002の範囲で条件設定される。第４図Ｂの
Δαは複素屈折率の虚数部に相当し、ΔNとΔαよ
り屈折率導波機構の特性が定まる。このような複
素屈折率分布を有する導波路において、横モード
の利得を求め、その結果を第５図Ａ，Ｂ，Ｃに例
示する。第５図Ａはｄ＝0.08μm，ｔ＝0.1μmに設
定した場合のストライプ幅ｗと利得の関係、第５
図Ｂはｄ＝0.15μm，ｔ＝0.1μmに設定した場合の
ストライプ幅ｗと利得の関係、第５図Ｃはｄ＝
0.08μm，ｔ＝0.3μmに設定した場合のストライプ
幅ｗと利得の関係を示す説明図である。第５図Ｃ
に於いて、ストライプ幅が4.5μmから6μmの間で
は１次モードは複素屈折率の複素項がなければ導
波モードとして存在するが、複素項があると放射
モードになる領域である。この領域に於いて、ｎ
側電極７及びｐ側電極８を介して電流を注入する
とＶ形溝直上のストライプ領域の活性層４内でレ
ーザ発振が開始され、零次モードが発振する。１
次モードは放射モードであるためストライプ領域
外へ発散吸収されて消滅する。この１次モードの
発生と消滅の間で共振的に緩和振動を行なうと第
６図に示すレーザ発振のスペクトル曲線はそのス
ペクトル幅W2が拡大される。従つて、コヒーレ
ント長が短かくなり、半導体レーザの戻り光に起
因する雑音はほとんど抑制され、ビデオデイスク
用光源として最適の半導体装置を容易且つ確実に
構成にすることができる。第５図Ａ，Ｂの条件で
はΔNが大きいためこのような現象は起こらない
が、クラツド層３，５及び活性層４のAl混晶比
を調整することにより上述の現象を生起させるよ
うにすることは可能である。
第１図は半導体レーザ素子の注入電流対光出力
特性を示す説明図である。第２図は半導体レーザ
素子の動作温度とＳ／Ｎ比の関係を示す説明図で
ある。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レ
ーザ素子の斜視図である。第４図Ａ，Ｂは活性層
厚ｄ、クラツド層厚ｔと屈折率差ΔN及び吸収係
数差Δαの関係を説明する特性図である。第５図
Ａ，Ｂ，Ｃはストライプ幅ｗと横モード利得の関
係を示す説明図である。第６図は出力レーザ光の
波長と強度を示すスペクトル図である。 １…GaAs基板、２…電流阻止層、３…ｐ―ク
ラツド層、４…活性層、５…ｎ―クラツド層、６
…コンタクト層、７…ｎ側電極、８…ｐ側電極。
特性を示す説明図である。第２図は半導体レーザ
素子の動作温度とＳ／Ｎ比の関係を示す説明図で
ある。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レ
ーザ素子の斜視図である。第４図Ａ，Ｂは活性層
厚ｄ、クラツド層厚ｔと屈折率差ΔN及び吸収係
数差Δαの関係を説明する特性図である。第５図
Ａ，Ｂ，Ｃはストライプ幅ｗと横モード利得の関
係を示す説明図である。第６図は出力レーザ光の
波長と強度を示すスペクトル図である。 １…GaAs基板、２…電流阻止層、３…ｐ―ク
ラツド層、４…活性層、５…ｎ―クラツド層、６
…コンタクト層、７…ｎ側電極、８…ｐ側電極。
Claims (1)
- １ 屈折率導波機構を有しかつ単一軸モード発振
する半導体レーザ素子であつて、屈折率導波機構
をなすＶ形溝に対応したストライプ領域とストラ
イプ領域外との屈折率差ΔNが0.002より大きく、
且つストライプ幅Ｗが4.5μm以上6μm以下に構成
されてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11987483A JPS6010795A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11987483A JPS6010795A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010795A JPS6010795A (ja) | 1985-01-19 |
| JPH0252869B2 true JPH0252869B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=14772383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11987483A Granted JPS6010795A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010795A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0565958U (ja) * | 1992-02-14 | 1993-08-31 | 中国パール販売株式会社 | 粘着テープ付文具容器 |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11987483A patent/JPS6010795A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0565958U (ja) * | 1992-02-14 | 1993-08-31 | 中国パール販売株式会社 | 粘着テープ付文具容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6010795A (ja) | 1985-01-19 |
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