JPH0430759B2 - - Google Patents
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- JPH0430759B2 JPH0430759B2 JP20823383A JP20823383A JPH0430759B2 JP H0430759 B2 JPH0430759 B2 JP H0430759B2 JP 20823383 A JP20823383 A JP 20823383A JP 20823383 A JP20823383 A JP 20823383A JP H0430759 B2 JPH0430759 B2 JP H0430759B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- light
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- resonator
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 21
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
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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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- 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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光情報処理用光源等に利用される半導
体レーザ装置に関するものである。
体レーザ装置に関するものである。
（従来例の構成とその問題点）
半導体レーザは、小型でかつ効率が高く、駆動
電流による直接変調が可能であるなどの多くの優
れた特徴を有しており、近年、光通信や光情報処
理用の光源として利用されるようになつてきた。
電流による直接変調が可能であるなどの多くの優
れた特徴を有しており、近年、光通信や光情報処
理用の光源として利用されるようになつてきた。
これらの目的に使用するために、光出力の変動
すなわち光強度雑音が少ないことが必要である。
特に光学系との結合において自分自身の光が反射
されて戻された場合の光強度雑音の少ないことが
重要である。さらに簡単なレンズ構成により、回
折限界まで絞つた微小スポツトを得るためには、
光源としての非点収差の少ないことが要求され
る。
すなわち光強度雑音が少ないことが必要である。
特に光学系との結合において自分自身の光が反射
されて戻された場合の光強度雑音の少ないことが
重要である。さらに簡単なレンズ構成により、回
折限界まで絞つた微小スポツトを得るためには、
光源としての非点収差の少ないことが要求され
る。
従来の半導体レーザ、例えば第１図に示すよう
なＶ溝狭ストライプ型と呼ばれている半導体レー
ザでは、注入キヤリヤによつて形成される利得分
布によつて横モードが決定される、いわゆる利得
導波型であるため、発振スペクトルは、多モード
となり、戻り光がある場合においても雑音は小さ
い。ところが、利得導波型レーザでは、共振器内
部での光の等位相面が曲面であるため、非点収差
が生じる。即ち、接合面に平行方向と垂直方向の
ビーム・ウエイストの位置に差が生じ、非点隔差
が数10μmにもなる。なお、第１図において１は
ｎ型GaAs基板、２はｎ型AlxGa1-xAs層クラツド
層、３はｐ型AlyGa1-yAs活性層、４はｐ型Alz
Ga1-zAsクラツド層、５はｎ型AluGa1-uAs層、
６はｎ型GaAs層、７はZn拡散領域、８はｐ側電
極、９はｎ側電極をそれぞれ示す。
なＶ溝狭ストライプ型と呼ばれている半導体レー
ザでは、注入キヤリヤによつて形成される利得分
布によつて横モードが決定される、いわゆる利得
導波型であるため、発振スペクトルは、多モード
となり、戻り光がある場合においても雑音は小さ
い。ところが、利得導波型レーザでは、共振器内
部での光の等位相面が曲面であるため、非点収差
が生じる。即ち、接合面に平行方向と垂直方向の
ビーム・ウエイストの位置に差が生じ、非点隔差
が数10μmにもなる。なお、第１図において１は
ｎ型GaAs基板、２はｎ型AlxGa1-xAs層クラツド
層、３はｐ型AlyGa1-yAs活性層、４はｐ型Alz
Ga1-zAsクラツド層、５はｎ型AluGa1-uAs層、
６はｎ型GaAs層、７はZn拡散領域、８はｐ側電
極、９はｎ側電極をそれぞれ示す。
次に第２図に示すようなChanneled Substrate
Planar（CSP）型と呼ばれている半導体レーザで
は、横モードは、溝両側の基板での光の吸収によ
つて形成される実効屈折率分布によつて決定され
る、いわゆる屈折率導波型であるため、、共振器
内部での等位相面は平面となり非点隔差は数μm
以内となり、ほとんど問題ない。ところが、発振
スペクトルは、単一モードとなり、戻り光がある
場合には雑音が非常に大きくなり、実用上の障害
となつている。
Planar（CSP）型と呼ばれている半導体レーザで
は、横モードは、溝両側の基板での光の吸収によ
つて形成される実効屈折率分布によつて決定され
る、いわゆる屈折率導波型であるため、、共振器
内部での等位相面は平面となり非点隔差は数μm
以内となり、ほとんど問題ない。ところが、発振
スペクトルは、単一モードとなり、戻り光がある
場合には雑音が非常に大きくなり、実用上の障害
となつている。
（発明の目的）
本発明は、上記欠点に鑑み、戻り光がある場合
においても低雑音であり、なおかつ非点隔差の小
さい半導体レーザ装置を提供することを目的とし
たものである。
においても低雑音であり、なおかつ非点隔差の小
さい半導体レーザ装置を提供することを目的とし
たものである。
（発明の構成）
この目的を達成するために本発明の半導体レー
ザ装置は、平面上に突出した２つの平行なリツジ
を有し、これらのリツジが長手方向の中央部で途
切れているGaAs基板上に、２つのリツジ間に形
成された溝が埋まるように、、AlxGa1-xAsクラツ
ド層、AlyGa1-yAs活性層、AlzGa1-zAsクラツド
層を順次形成した構成となつている。
ザ装置は、平面上に突出した２つの平行なリツジ
を有し、これらのリツジが長手方向の中央部で途
切れているGaAs基板上に、２つのリツジ間に形
成された溝が埋まるように、、AlxGa1-xAsクラツ
ド層、AlyGa1-yAs活性層、AlzGa1-zAsクラツド
層を順次形成した構成となつている。
この構成によつて共振器端面近傍では、屈折率
導波型であり、共振器中央部においては利得導波
型となり、これによつて利得導波型と屈折率導波
型の中間状態を作り出すことができ、縦モードは
多モードとなり、なおかつ非点隔差の比較的小さ
い半導体レーザが実現されることになる。
導波型であり、共振器中央部においては利得導波
型となり、これによつて利得導波型と屈折率導波
型の中間状態を作り出すことができ、縦モードは
多モードとなり、なおかつ非点隔差の比較的小さ
い半導体レーザが実現されることになる。
（実施例の説明）
以下本発明の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。第３図は、本発明の一実施例にお
ける半導体レーザ装置を構成するためのｎ型
GaAs基板を示したもので、１ａ，１ｂは基板平
面上に形成した２つの平行なリツジであり、これ
らのリツジは図示のように長手方向の中央部で途
切れている。第４図は第３図のｎ型GaAs基板
に、２つのリツジ１ａ，１ｂの間の溝が埋まるよ
うにｎ型AlxGa1-xAsクラツド層２を形成し、以
下順次ｐ型AlyGa1-yAs活性層３、ｐ型AlzGa1-z
Asクラツド層４、ｎ型GaAs層６、ｐ側電極８を
形成し、さらに基板下面にｎ側電極９を形成して
構成した半導体レーザを示し、同図ａは共振器端
面近傍における共振器端面に平行な断面図、同図
ｂは共振器中央部における共振器端面に平行な断
面図をそれぞれ示したものである。
がら説明する。第３図は、本発明の一実施例にお
ける半導体レーザ装置を構成するためのｎ型
GaAs基板を示したもので、１ａ，１ｂは基板平
面上に形成した２つの平行なリツジであり、これ
らのリツジは図示のように長手方向の中央部で途
切れている。第４図は第３図のｎ型GaAs基板
に、２つのリツジ１ａ，１ｂの間の溝が埋まるよ
うにｎ型AlxGa1-xAsクラツド層２を形成し、以
下順次ｐ型AlyGa1-yAs活性層３、ｐ型AlzGa1-z
Asクラツド層４、ｎ型GaAs層６、ｐ側電極８を
形成し、さらに基板下面にｎ側電極９を形成して
構成した半導体レーザを示し、同図ａは共振器端
面近傍における共振器端面に平行な断面図、同図
ｂは共振器中央部における共振器端面に平行な断
面図をそれぞれ示したものである。
次に、以上のように構成された半導体レーザの
動作について説明する。ｐ側電極８に接したｎ型
GaAs層６のZn拡散領域７は、ｐ型となつてお
り、ここから電流注入される。共振器端面側の
GaAs基板１に２つの平行なリツジのある部分で
は、活性層３で発生した伝ぱんする光は、リツジ
部のGaAsで吸収を受け、このためリツジ間の溝
部での伝ぱん光に対する実効屈折率は、両側のリ
ツジ上部よりも高くなり、屈折率導波機構とな
る。従つてこの領域で横モードは安定化されると
ともに、等位相面は平面となり、出射ビームの非
点隔差は、数μm以内で、実用上問題のない程度
になる。一方、共振器中央部においては、GaAs
基板は平坦で、しかもｎ型AlxGa1-xAsクラツド
層２が十分厚くしているため、基板による吸収が
なく、横モードは、注入キヤリアによつて形成さ
れた利得分布によつて規定される利得導波機構と
なり、自然放出光のレーザモードへの混入率が大
きくなり発振縦モードは多モードとなる。
動作について説明する。ｐ側電極８に接したｎ型
GaAs層６のZn拡散領域７は、ｐ型となつてお
り、ここから電流注入される。共振器端面側の
GaAs基板１に２つの平行なリツジのある部分で
は、活性層３で発生した伝ぱんする光は、リツジ
部のGaAsで吸収を受け、このためリツジ間の溝
部での伝ぱん光に対する実効屈折率は、両側のリ
ツジ上部よりも高くなり、屈折率導波機構とな
る。従つてこの領域で横モードは安定化されると
ともに、等位相面は平面となり、出射ビームの非
点隔差は、数μm以内で、実用上問題のない程度
になる。一方、共振器中央部においては、GaAs
基板は平坦で、しかもｎ型AlxGa1-xAsクラツド
層２が十分厚くしているため、基板による吸収が
なく、横モードは、注入キヤリアによつて形成さ
れた利得分布によつて規定される利得導波機構と
なり、自然放出光のレーザモードへの混入率が大
きくなり発振縦モードは多モードとなる。
このようにして一つの共振器内において、光の
出射端面近傍で屈折率導波機構をもたせ非点隔差
をなくし、内部における利得導波機構によつて縦
モードの多モード化を行ない、戻り光がある場合
にも変動の小さい低雑音動作を実現することがで
きる。第６図は、本実施例の光出力3mW時の縦
モードスペクトルの一例である。第６図ａは、本
実施例の半導体レーザ装置を光出力を一定
（3mW）にし、光の帰還率を0.5％とし、Ｓ／Ｎ
の温度変化を測定した結果である。（雑音周波数
2MHz、バンド幅300kHz）第２図に示した従来例
のCSP型レーザの同様の測定結果を第６図ｂに示
したが、これに比べて著しくＳ／Ｎが向上してい
ることがわかる。
出射端面近傍で屈折率導波機構をもたせ非点隔差
をなくし、内部における利得導波機構によつて縦
モードの多モード化を行ない、戻り光がある場合
にも変動の小さい低雑音動作を実現することがで
きる。第６図は、本実施例の光出力3mW時の縦
モードスペクトルの一例である。第６図ａは、本
実施例の半導体レーザ装置を光出力を一定
（3mW）にし、光の帰還率を0.5％とし、Ｓ／Ｎ
の温度変化を測定した結果である。（雑音周波数
2MHz、バンド幅300kHz）第２図に示した従来例
のCSP型レーザの同様の測定結果を第６図ｂに示
したが、これに比べて著しくＳ／Ｎが向上してい
ることがわかる。
（発明の効果）
以上のように本発明は、半導体レーザの基板に
途中で途切れた２つの平行なリツジを設け、その
上に、クラツド層にはさまれた活性層を形成する
ようにしたもので、これにより、非点収差が小さ
く、かつ、戻り光があつても低雑音動作する半導
体レーザを提供することができる。
途中で途切れた２つの平行なリツジを設け、その
上に、クラツド層にはさまれた活性層を形成する
ようにしたもので、これにより、非点収差が小さ
く、かつ、戻り光があつても低雑音動作する半導
体レーザを提供することができる。
第１図はＶ溝狭ストライプ型半導体レーザの断
面図、第２図はCSP型半導体レーザの断面図、第
３図は本発明における半導体レーザの半導体基板
形状の一例を示す斜視図、第４図は本発明の半導
体レーザ装置の一実施例を示すもので同図ａは共
振器端面近傍の共振器端面に平行な断面図、同図
ｂは共振器中央部の共振器端面に平行な断面図、
第５図は本発明の一実施例の縦モードスペクトル
の例を示す図、第６図は本発明の一実施例のＳ／
Ｎの温度変化ａおよび従来例のＳ／Ｎの温度変化
ｂを示す図、である。 １，６…ｎ型GaAs基板、１ａ，１ｂ…リツ
ジ、２…ｎ型AlxGa1-xAsクラツド層、３…ｐ型
AlyGa1-yAs活性層、４…ｐ型AlzGa1-zAsクラツ
ド層、７…Zn拡散領域、８…ｐ側電極、ｎ側電
極。
面図、第２図はCSP型半導体レーザの断面図、第
３図は本発明における半導体レーザの半導体基板
形状の一例を示す斜視図、第４図は本発明の半導
体レーザ装置の一実施例を示すもので同図ａは共
振器端面近傍の共振器端面に平行な断面図、同図
ｂは共振器中央部の共振器端面に平行な断面図、
第５図は本発明の一実施例の縦モードスペクトル
の例を示す図、第６図は本発明の一実施例のＳ／
Ｎの温度変化ａおよび従来例のＳ／Ｎの温度変化
ｂを示す図、である。 １，６…ｎ型GaAs基板、１ａ，１ｂ…リツ
ジ、２…ｎ型AlxGa1-xAsクラツド層、３…ｐ型
AlyGa1-yAs活性層、４…ｐ型AlzGa1-zAsクラツ
ド層、７…Zn拡散領域、８…ｐ側電極、ｎ側電
極。
Claims (1)
- １ 平面上に突出した２つの平行なリツジを有
し、これらのリツジが長手方向の中央部で途切れ
ているGaAs基板上に、、２つのリツジ間に形成
された溝が埋まるように、AlxGa1-xAsクラツド
層を形成し、以下順次少なくともAlyGa1-yAs活
性層、AlzGa1-zAsクラツド層を形成して成るこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208233A JPS60101986A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208233A JPS60101986A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101986A JPS60101986A (ja) | 1985-06-06 |
| JPH0430759B2 true JPH0430759B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=16552853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58208233A Granted JPS60101986A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101986A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815226B2 (ja) * | 1985-09-04 | 1996-02-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体レ−ザ素子 |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP58208233A patent/JPS60101986A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60101986A (ja) | 1985-06-06 |
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