JPH03142986A - 半導体レーザ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信・光情報処理機器などに用いられる半
導体レーザに関するものである。

［従来の技術］ 光通信・光情報処理などに用いられる半導体レーザは、
温度変化・光出力変化に対して、発振波長が安定である
ことが要望される。

通常のファブリ・ペロー型半導体レーザでは、発振可能
な縦モードに、しきい値利得差がない（波長選択性が無
い）ため、発振波長は、活性層が有するゲインピーク波
長で決定される。その活性層ゲインピーク波長は、温度
で大きく変化するため、発振波長も温度で大きく変化す
る。しかし温度の変化にともなって発振波長が大きく変
化しては、安定性に欠は実用上問題が多い。

そこで、本発明者らは、この問題を改良するため、膜厚
がその膜内波長より充分に厚い、誘電体反射膜を、半導
体レーザの光出射端面に形成し、その誘電体反射膜の反
射率波長依存性を用いて、しきい値利得差を付加する方
法をすでに提案した。

この提案によれば、例えば誘電体の厚さとして、光学長
９λを用いると、約１６０℃の温度範囲において安定な
発振波長を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来の方法において、発振波長安定性をより強め
る（例えば、１℃あたりの温度変化に対する発振波長変
化を小さくする）ためには、誘電体の膜厚をより厚くす
る必要がある。

しかし、その膜厚を厚くすると、発振波長が安定な温度
範囲が、狭くなるという問題があった。

これは、次のように説明できる。温度変化に伴う、ゲイ
ンピーク波長の変化において、発振波長が安定となる波
長は、数点ある。そのうち、隣り合う安定化波長をλ。

、λｍ＋□とすると、その差１λｍ＋１−λｆｎ１は、
誘電体の厚さに反比例することを示すことができる。

それゆえに誘電体の厚さを厚くすると、１λ　　　−λ
　１が小さくなり、より小さなゲｍ＋１　　　ｍ インピーク波長の変化、つまり、より小さな温度変化で
、発振波長は、λ　から、λ　　　にジャｍ　　　　　
ｍ＋１ シブしてしまうという課題を有する。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するもので、温度
変化があっても発振波長が安定で、かつ安定な温度範囲
を狭めることなく、実用的温度領域において発振波長安
定性を高めることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
。すなわち本発明は、両光出射端面を有し、該両光出射
端面からレーザ光を発する半導体レーザ装置において、
前記両光出射端面に、反射率波長依存性を有する膜を形
成し、その反射率波長依存性を利用して、波長選択性を
持たせたことを特徴とする半導体レーザ装置である。

さらに本発明においては、反射率波長依存性として、誘
電体多重反射膜を用い、その膜厚が、その誘電体内波長
よりも、充分に厚いものであることが好ましい。

また本発明においては、両光出射端面に形成した誘電体
の膜厚が、実質的に等しい厚さであることが好ましい。

［作用］ 上記本発明の構成によれば、半導体レーザ装置の両光出
射端面に、反射率波長依存性を有する膜を形成し、その
反射率波長依存性を利用して、波長選択性を持たせたの
で、温度変化があっても発振波長が安定で、かつ安定な
温度範囲を狭めることなく、実用的温度領域において発
振波長安定性を高めることができる。

すなわち、半導体レーザの、片方の光出射端面に、膜厚
が、その膜内波長より充分に厚い誘電体反射膜を形成し
た場合、わずかな波長変化で、反射率は、Ｒから（Ｒ十
△Ｒ）に変化し、しきい値利得は、下記（１）式に示す
だけ上昇する。

６ｇ　＋　１．　＝　（１／２Ｌ）　ｌ　’ｎ　　（（
Ｒ十△Ｒ）／Ｒ）−（１）一方、同様の誘電体を、半導
体レーザの両光出射端面に形成すると、わずかな波長変
化で、各端面反射率は、Ｒｆ、Ｒｒから（Ｒｆ＋△Ｒｆ
）。

（Ｒｒ＋ΔＲｒ）に変化し、しきい値利得は、下記０式
に示すだけ上昇する。

６ｇ　＋　ｈ　１＝（１／２Ｌ）　Ｉ　ｎ　［（（Ｒｆ
＋△Ｒｆ）／Ｒｆｌｌ（Ｒｒ＋△Ｒｒ　）　／　Ｒｒ　
）］　　　　　””・■だけ上昇する。

更に、誘電体の厚さを等しくすると、 Ｒｆ＝Ｒｒ＝Ｒ，△Ｒｆ＝△Ｒｒ＝△Ｒとおけるので、
前記０式は、次の（３）式のようになる。

６ｇ　　　　　−＝１／Ｌ　　Ｉｎ　　（（Ｒ＋△Ｒ）
　　／Ｒ）　　・　（３）＋ｈ 前記（１）式に比べて、この（３）式では、しきい値利
得変化が、２倍になっており、波長安定性が、より強ま
ることを示す。

また前記（１）式、（３）式はともに（（Ｒ十△Ｒ）／
Ｒ）の関数であるから、１λ　　　−λ　１は変ｍ＋１
　　　ｍ わらず、波長安定な温度範囲も変わらない。

［実施例］ 以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。

なお本発明は下記の実施例に限定されるのではない。

第１図は、本発明の実施例による半導体レーザの外観図
である。第工図において、半導体レーザ装置３の両光出
射端面に、反射率波・長依存性を有する膜１．２を形成
し、その反射率波長依存性を利用して、波長選択性を持
たせた。

より具体的には、ゲインピーク波長７８０　ｎｍのＧａ
Ａ／Ａｓ　（ファブリ・ペロー型）半導体レーザ３を用
いた。また、ふたつの光出射面にはＡｌ２Ｏ３（光学長
９λ、誘電体内波長の９倍の厚さ）１．２が形成されて
おり、波長７８０ｎｍで、しきい値利得が最も低い（す
なわち反射率が最も高い）ように設計しである。共振器
長は２５０μｍである。

第２図は、その素子のしきい値利得の波長依存性を示す
（簡単のため、最小のしきい値利得を零にしている）。

第２図の実線は、半導体レーザの両光出射面にＡｌ２Ｏ
３を光学長さ９λの厚さに形成した場合を示し、破線は
、半導体レーザの片光出対面にＡＡ’２０３を光学長さ
９λの厚さに形成し、もう片光出射面は襞間とした場合
である。

破線に比べて実線は、しきい値利得変化が大きくなって
いるが、しきい値利得最小波長の間隔が変わっていない
ことがわかる。

第３図は、発振波長の温度依存性を示す。

片面ＡＡ’２０３９λの場合と同じく、波長安定な温度
範囲は、−６０〜１００℃である。

そして、温度に対する波長変化は、１．１Ａ／ｄｅｇか
ら０．６Ａ／ｄｅｇに低減されていることがわかる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、半導体レーザ装置の両光
出射端面に、反射率波長依存性を有する膜を形成し、そ
の反射率波長依存性を利用して、波長選択性を持たせた
ので、温度が変化しても安定して半導体レーザを発振す
ることができ、安定領域の温度範囲を狭めることなく、
発振波長安定性を高めることができるという顕著な効果
を遠戚することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の外
観図、第２図は本発明の一実施例のしきい値利得の波長
依存性を示す図、第３図は本発明の一実施例の発振波長
の温度依存性を示す図である。 １：反射率波長依存性を有する膜 ：反射率波長依存性を有する膜 ：半導体レーザ装置 第１図 破線二半導体レーザの片光出射面にＡ１２’ｓを光学長
さ９λの厚さに形成し、もう片光出射面は温度（’Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両光出射端面を有し、該両光出射端面からレーザ
   光を発する半導体レーザ装置において、前記両光出射端
   面に、反射率波長依存性を有する膜を形成し、その反射
   率波長依存性を利用して、波長選択性を持たせたことを
   特徴とする半導体レーザ装置。
2. （２）反射率波長依存性として、誘電体多重反射膜を用
   い、その膜厚が、その誘電体内波長よりも、充分に厚い
   ものである請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. （３）両光出射端面に形成した誘電体の膜厚が、実質的
   に等しい厚さである請求項２記載の半導体レーザ装置。