JPH0430760B2 - - Google Patents
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- JPH0430760B2 JPH0430760B2 JP20823483A JP20823483A JPH0430760B2 JP H0430760 B2 JPH0430760 B2 JP H0430760B2 JP 20823483 A JP20823483 A JP 20823483A JP 20823483 A JP20823483 A JP 20823483A JP H0430760 B2 JPH0430760 B2 JP H0430760B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- light
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 18
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- 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。
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は、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。
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。
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、一方の共振器端面からこの端面に垂直
方向に伸び、途中で途切れて平坦部とつながる２
つの平行なリツジを形成したGaAs基板上に、２
つのリツジの間の溝が埋まるようにAlxGa1-xAs
クラツド層を形成し、以下順次少なくともAly
Ga1-yAs活性層、AlzGa1-zAsクラツド層を形成
した構成となつている。
ザ装置は、一方の共振器端面からこの端面に垂直
方向に伸び、途中で途切れて平坦部とつながる２
つの平行なリツジを形成したGaAs基板上に、２
つのリツジの間の溝が埋まるようにAlxGa1-xAs
クラツド層を形成し、以下順次少なくともAly
Ga1-yAs活性層、AlzGa1-zAsクラツド層を形成
した構成となつている。
この構成によつて共振器の一方は屈折率導波
型、片方で利得導波型となる。このため屈折率導
波型となつている方の端面からは、等位相面が平
面となつた非点収差のないビームが出射される。
スペクトルは、利得導波型部において自然放出光
のレーザ・モードへの混入率が高くなつているた
め、縦多モード発振となり、戻り光が存在しても
光強度変動の小さい低雑音動作が実現されること
になる。
型、片方で利得導波型となる。このため屈折率導
波型となつている方の端面からは、等位相面が平
面となつた非点収差のないビームが出射される。
スペクトルは、利得導波型部において自然放出光
のレーザ・モードへの混入率が高くなつているた
め、縦多モード発振となり、戻り光が存在しても
光強度変動の小さい低雑音動作が実現されること
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
ジは図示のように基板１の一方の端面からこの端
面に垂直方向に伸び、途中で途切れて平坦部とつ
ながつている。第４図は第３図のGaAs基板上
に、２つのリツジ１ａ，１ｂ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-zAs
クラツド層４、ｎ型GaAs層６を形成し、さらに
ｐ側電極８、およびｎ側電極９を形成した本発明
の一実施例における半導体レーザを示し、同図ａ
は基板にリツジがある側における共振器端面に平
行な断面図、、同図ｂは基板にリツジがない側に
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
ジは図示のように基板１の一方の端面からこの端
面に垂直方向に伸び、途中で途切れて平坦部とつ
ながつている。第４図は第３図のGaAs基板上
に、２つのリツジ１ａ，１ｂ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-zAs
クラツド層４、ｎ型GaAs層６を形成し、さらに
ｐ側電極８、およびｎ側電極９を形成した本発明
の一実施例における半導体レーザを示し、同図ａ
は基板にリツジがある側における共振器端面に平
行な断面図、、同図ｂは基板にリツジがない側に
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動
作について説明する。ｐ側電極８に接したｎ型
GaAsキヤツプ層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先は、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
点隔差を数μm以内で、実用上問題のない程度に
なる。一方基板にリツジのない側においては、
GaAs基板は平坦で、、しかもｎ型AlxGa1-xAsク
ラツド層２を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。
作について説明する。ｐ側電極８に接したｎ型
GaAsキヤツプ層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先は、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
点隔差を数μm以内で、実用上問題のない程度に
なる。一方基板にリツジのない側においては、
GaAs基板は平坦で、、しかもｎ型AlxGa1-xAsク
ラツド層２を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、一方
の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、他方の共振器部における利得導
波機構によつて縦モードの多モード化を行ない、
戻り先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。
の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、他方の共振器部における利得導
波機構によつて縦モードの多モード化を行ない、
戻り先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…ｎ型GaAs基板、１ａ，１ｂ…リツジ、、
２…ｎ型AlxGa1-xAsクラツド層、３…ｐ型Aly
Ga1-yAs活性層、４…ｐ型AlzGa1-zAsクラツド
層、６…ｎ型GaAs層、７…Zn拡散領域、８…ｐ
側電極、９…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…ｎ型GaAs基板、１ａ，１ｂ…リツジ、、
２…ｎ型AlxGa1-xAsクラツド層、３…ｐ型Aly
Ga1-yAs活性層、４…ｐ型AlzGa1-zAsクラツド
層、６…ｎ型GaAs層、７…Zn拡散領域、８…ｐ
側電極、９…ｎ側電極。
Claims (1)
- １ 一方の共振器端面からこの端面に垂直方向に
伸び、途中で途切れて平坦部とつながる２つの平
行なリツジを形成したGaAs基板上に、２つのリ
ツジの間の溝が埋まるように、AlxGa1-xAsクラ
ツド層を形成し、以下順次少なくともAlyGa1-y
As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 |
|---|---|---|---|
| JP58208234A JPS60101987A (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 |
|---|---|---|---|
| JP58208234A JPS60101987A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101987A JPS60101987A (ja) | 1985-06-06 |
| JPH0430760B2 true JPH0430760B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=16552869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58208234A Granted JPS60101987A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101987A (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 JP58208234A patent/JPS60101987A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60101987A (ja) | 1985-06-06 |
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