JPH07162073A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH07162073A JPH07162073A JP30381093A JP30381093A JPH07162073A JP H07162073 A JPH07162073 A JP H07162073A JP 30381093 A JP30381093 A JP 30381093A JP 30381093 A JP30381093 A JP 30381093A JP H07162073 A JPH07162073 A JP H07162073A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- refractive index
- waveguide layer
- semiconductor laser
- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファーフィールドパターンを円形に近づけ
る。 【構成】 ＳＣＨ構造の半導体レーザにおいて、導波層
１４と上部クラッド層１５との間に付加導波層３１が設
けられ、付加導波層３１は多重量子井戸構造を混晶化さ
せたもので、上部クラッド層１５よりも導波層１４に近
い屈折率であり、そのメサ部１７の直下の厚さに対し両
側部の厚さは著しく薄くされている。
る。 【構成】 ＳＣＨ構造の半導体レーザにおいて、導波層
１４と上部クラッド層１５との間に付加導波層３１が設
けられ、付加導波層３１は多重量子井戸構造を混晶化さ
せたもので、上部クラッド層１５よりも導波層１４に近
い屈折率であり、そのメサ部１７の直下の厚さに対し両
側部の厚さは著しく薄くされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、分離閉じ込めヘテロ
構造（ＳＣＨ構造）を持つメサ型半導体レーザ素子に関
し、特に光ファイバとの結合損失を低減したものに関わ
る。
構造（ＳＣＨ構造）を持つメサ型半導体レーザ素子に関
し、特に光ファイバとの結合損失を低減したものに関わ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２Ａに従来の単一井戸構造を持ったメ
サ型半導体レーザ素子を示す。基板１１上に下部クラッ
ド層が形成され、下部クラッド層上に活性層１３が形成
され、その上に導波層１４が形成され、導波層１４上に
上部クラッド層１５が形成され、上部クラッド層上にキ
ャップ層１６が形成され、上部クラッド層１５及びキャ
ップ層１６の両側部はエッチングにより除去され、メサ
部１７が作られ、この際に上部クラッド層１５は両側に
薄い層として残され、上部クラッド層１５のその薄い部
分上とメサ部１７の両側面に絶縁層１８が被着され、キ
ャップ層１６上にこれとオーミック接触して電極１９が
形成され、基板１１の下部クラッド層１２と反対の面に
電極２０が形成されている。
サ型半導体レーザ素子を示す。基板１１上に下部クラッ
ド層が形成され、下部クラッド層上に活性層１３が形成
され、その上に導波層１４が形成され、導波層１４上に
上部クラッド層１５が形成され、上部クラッド層上にキ
ャップ層１６が形成され、上部クラッド層１５及びキャ
ップ層１６の両側部はエッチングにより除去され、メサ
部１７が作られ、この際に上部クラッド層１５は両側に
薄い層として残され、上部クラッド層１５のその薄い部
分上とメサ部１７の両側面に絶縁層１８が被着され、キ
ャップ層１６上にこれとオーミック接触して電極１９が
形成され、基板１１の下部クラッド層１２と反対の面に
電極２０が形成されている。
【０００３】図２Ｂに示すように、メサ部１７を通る線
２１上の断面における各層の屈折率を曲線２２で示すよ
うに、下部クラッド層１２及び上部クラッド層１５の屈
折率は互いに等しいｎ１に対し導波層４２の屈折率ｎ２
はｎ１よりも大きく、活性層１３の屈折率ｎ３はｎ２よ
り更に大きく、活性層１３と導波層１４とクラッド層１
２，１５でＳＣＨ構造を構成している。下部クラッド層
１２と上部クラッド層１５とに挟まれて活性層１３及び
導波層１４に導波モードが存在する。
２１上の断面における各層の屈折率を曲線２２で示すよ
うに、下部クラッド層１２及び上部クラッド層１５の屈
折率は互いに等しいｎ１に対し導波層４２の屈折率ｎ２
はｎ１よりも大きく、活性層１３の屈折率ｎ３はｎ２よ
り更に大きく、活性層１３と導波層１４とクラッド層１
２，１５でＳＣＨ構造を構成している。下部クラッド層
１２と上部クラッド層１５とに挟まれて活性層１３及び
導波層１４に導波モードが存在する。
【０００４】両側部の上部クラッド層１５の薄い部分に
おける線２３上の断面の屈折率分布は曲線２４に示すよ
うに、下部クラッド層１２，活性層１３，導波層１４の
それは曲線２２と同一であるが、上部クラッド層１５が
薄く屈折率ｎ１の外側はこれより小さい屈折率ｎ０とな
っている。このような関係であって、この部分における
上部クラッド層１５が非常に薄いため放射モードとな
る。従って、この部分における実行屈折率が小さく、横
方向にも光閉じ込めがなされる。
おける線２３上の断面の屈折率分布は曲線２４に示すよ
うに、下部クラッド層１２，活性層１３，導波層１４の
それは曲線２２と同一であるが、上部クラッド層１５が
薄く屈折率ｎ１の外側はこれより小さい屈折率ｎ０とな
っている。このような関係であって、この部分における
上部クラッド層１５が非常に薄いため放射モードとな
る。従って、この部分における実行屈折率が小さく、横
方向にも光閉じ込めがなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３Ａに示すように導
波路２５がクラッド２６により挟まれ、その導波路２５
の端面から光２７が放射される場合における、その放射
光２７の半値幅２θと導波路２５の幅Ｗとの関係は、図
３Ｂに示すように幅Ｗが狭くなると半値幅２θが大きく
なる。
波路２５がクラッド２６により挟まれ、その導波路２５
の端面から光２７が放射される場合における、その放射
光２７の半値幅２θと導波路２５の幅Ｗとの関係は、図
３Ｂに示すように幅Ｗが狭くなると半値幅２θが大きく
なる。
【０００６】このような関係にあるため、従来の半導体
レーザ素子においては活性層１３と導波層１４との厚み
の和が小さく、これに対してメサ部１７の幅が大きく、
このためこの半導体レーザ素子から放射される光の放射
方向と垂直な断面のパターン、いわゆるファーフィール
ドパターンは基板、クラッド層、活性層等の積層方向、
すなわち縦方向が長く、これと直角方向、すなわち横方
向の方が短く、全体として楕円形となっていた。このた
め光ファイバの端面にこの半導体レーザ素子よりの光を
入射結合させる場合は、ファーフィールドパターンが円
形の場合と比較して結合損失が大きくなっていた。
レーザ素子においては活性層１３と導波層１４との厚み
の和が小さく、これに対してメサ部１７の幅が大きく、
このためこの半導体レーザ素子から放射される光の放射
方向と垂直な断面のパターン、いわゆるファーフィール
ドパターンは基板、クラッド層、活性層等の積層方向、
すなわち縦方向が長く、これと直角方向、すなわち横方
向の方が短く、全体として楕円形となっていた。このた
め光ファイバの端面にこの半導体レーザ素子よりの光を
入射結合させる場合は、ファーフィールドパターンが円
形の場合と比較して結合損失が大きくなっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、導波
層の活性層と反対側の全体に、その導波層の屈折率以下
で上部クラッド層の屈折率よりも大きい屈折率の多重量
子井戸構造を混晶化した付加導波層が設けられ、その付
加導波層の厚さはメサ部直下に比べてその他の部分が薄
くされている。
層の活性層と反対側の全体に、その導波層の屈折率以下
で上部クラッド層の屈折率よりも大きい屈折率の多重量
子井戸構造を混晶化した付加導波層が設けられ、その付
加導波層の厚さはメサ部直下に比べてその他の部分が薄
くされている。
【０００８】
【実施例】図１Ａにこの発明の実施例を示し、図２Ａと
対応する部分に同一符号を付けてある。この発明におい
ては、導波層１４と上部クラッド層１５との間に付加導
波層３１が形成される。付加導波層３１の屈折率ｎ４は
導波層１４の屈折率ｎ２以下で、上部クラッド層１５の
屈折率ｎ１より大とされ、つまり、ｎ１＜ｎ４≦ｎ２と
され、好ましくは（ｎ１＋ｎ２）／２と同程度以上とさ
れる。
対応する部分に同一符号を付けてある。この発明におい
ては、導波層１４と上部クラッド層１５との間に付加導
波層３１が形成される。付加導波層３１の屈折率ｎ４は
導波層１４の屈折率ｎ２以下で、上部クラッド層１５の
屈折率ｎ１より大とされ、つまり、ｎ１＜ｎ４≦ｎ２と
され、好ましくは（ｎ１＋ｎ２）／２と同程度以上とさ
れる。
【０００９】また、付加導波層３１は屈折率が大きい
（エネルギーバンドギャップが狭い）薄層（井戸層）と
屈折率が小さい（エネルギーバンドギャップが広い）薄
層（バリア層）とが交互に重ねられた多重量子井戸構造
を混晶化して、光学的には均一な層とされたものであ
る。メサ部１７としては付加導波層３１にも達し、従っ
て付加導波層３１の両側部は薄い層とされ、放射モード
が得られるようにされている。メサ部１７の形成時に井
戸層とバリア層の各々に対して選択エッチング液を使用
することにより、付加導波層３１の両側部における厚み
を正確に所望の値に制御することができる。
（エネルギーバンドギャップが狭い）薄層（井戸層）と
屈折率が小さい（エネルギーバンドギャップが広い）薄
層（バリア層）とが交互に重ねられた多重量子井戸構造
を混晶化して、光学的には均一な層とされたものであ
る。メサ部１７としては付加導波層３１にも達し、従っ
て付加導波層３１の両側部は薄い層とされ、放射モード
が得られるようにされている。メサ部１７の形成時に井
戸層とバリア層の各々に対して選択エッチング液を使用
することにより、付加導波層３１の両側部における厚み
を正確に所望の値に制御することができる。
【００１０】この半導体レーザ素子における屈折率分布
は図１Ｂに図２Ｂと対応する部分を示すように、メサ部
１７上の線２１においては曲線３３に示すようになり、
図２Ａの従来の半導体レーザ素子よりも、導波モード部
分の厚さが大となり、つまり光閉じ込め領域が広くな
り、ファーフィールドパターンにおける縦方向の長さが
短くなる。またメサ部１７から外れた側部における線２
３における屈折率分布は曲線３４に示すようになり、従
来と同様に放射モードによる光閉じ込めがなされる。
は図１Ｂに図２Ｂと対応する部分を示すように、メサ部
１７上の線２１においては曲線３３に示すようになり、
図２Ａの従来の半導体レーザ素子よりも、導波モード部
分の厚さが大となり、つまり光閉じ込め領域が広くな
り、ファーフィールドパターンにおける縦方向の長さが
短くなる。またメサ部１７から外れた側部における線２
３における屈折率分布は曲線３４に示すようになり、従
来と同様に放射モードによる光閉じ込めがなされる。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば導
波層１４と上部クラッド層１５との間に付加導波層３１
が設けられ、縦方向の閉じ込め領域が従来より大とな
り、ファーフィールドパターンを従来よりも円形に近づ
けることができ、光ファイバへ出射光を入射させる場
合、結合損失が小さくなる。また付加導波層３１は多重
量子井戸構造としているため、選択エンチングにより、
その厚さを正確に制御でき、両側部の実効屈折率差の制
御が容易となり、ファーフィールドパターンを円形に近
づけ易く、かつ、設計の自由度も高い。
波層１４と上部クラッド層１５との間に付加導波層３１
が設けられ、縦方向の閉じ込め領域が従来より大とな
り、ファーフィールドパターンを従来よりも円形に近づ
けることができ、光ファイバへ出射光を入射させる場
合、結合損失が小さくなる。また付加導波層３１は多重
量子井戸構造としているため、選択エンチングにより、
その厚さを正確に制御でき、両側部の実効屈折率差の制
御が容易となり、ファーフィールドパターンを円形に近
づけ易く、かつ、設計の自由度も高い。
【図１】Ａはこの発明の実施例を示す正面図、Ｂはその
線２１上及び線２３上の各断面における屈折率分布の例
を示す図である。
線２１上及び線２３上の各断面における屈折率分布の例
を示す図である。
【図２】Ａは従来のＳＣＨ構造を持つ半導体レーザ素子
を示す正面図、Ｂはその線２１，２３の各断面上の屈折
率分布を示す図である。
を示す正面図、Ｂはその線２１，２３の各断面上の屈折
率分布を示す図である。
【図３】Ａは導波路とその放射光との関係を示す図、Ｂ
はその導波路の幅Ｗと、放射光の半値幅との関係を示す
図である。
はその導波路の幅Ｗと、放射光の半値幅との関係を示す
図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 分離閉じ込めヘテロ構造を持つメサ型半
導体レーザ素子において、 導波層の活性層側とは反対側の全体に、その導波層の屈
折率以下で、上部クラッド層の屈折率よりも大きい屈折
率の、多重量子井戸構造を混晶化した付加導波層が設け
られ、 その付加導波層の膜厚はメサ部直下に比べてその他の部
分が薄くされてい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 |
|---|---|---|---|
| JP30381093A JPH07162073A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30381093A JPH07162073A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162073A true JPH07162073A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17925579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30381093A Withdrawn JPH07162073A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162073A (ja) |
-
1993
- 1993-12-03 JP JP30381093A patent/JPH07162073A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010206 |