JPH0810778B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH0810778B2 JPH0810778B2 JP61243847A JP24384786A JPH0810778B2 JP H0810778 B2 JPH0810778 B2 JP H0810778B2 JP 61243847 A JP61243847 A JP 61243847A JP 24384786 A JP24384786 A JP 24384786A JP H0810778 B2 JPH0810778 B2 JP H0810778B2
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- JP
- Japan
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- waveguide
- semiconductor laser
- branch
- connecting portion
- optical
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-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4068—Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers
Landscapes
- 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〕 本発明は半導体レーザ、特にその導波路が、その光端
面より内側において相互に連結され、この連結部から両
光端面に向ってそれぞれ複数のストライプ状分岐導波路
が配列されてなるアレイ型の半導体レーザに関わる。
面より内側において相互に連結され、この連結部から両
光端面に向ってそれぞれ複数のストライプ状分岐導波路
が配列されてなるアレイ型の半導体レーザに関わる。
本発明は、その光端面より内側の例えば中央で相互に
連結され、この連結部から両光端面に向ってそれぞれ複
数のストライプ状分岐導波路が配列されてなる導波路を
有する半導体レーザにおいて、その分岐導波路をその各
光端面から連結部に向って幅広として各分岐導波路の結
合を強めてファーフィールドパターン（以下FFPとい
う）の半値幅の狭小化と、さらに或る場合はFFPが単峰
の半導体レーザを容易かつ確実に得るごとができるよう
にする。
連結され、この連結部から両光端面に向ってそれぞれ複
数のストライプ状分岐導波路が配列されてなる導波路を
有する半導体レーザにおいて、その分岐導波路をその各
光端面から連結部に向って幅広として各分岐導波路の結
合を強めてファーフィールドパターン（以下FFPとい
う）の半値幅の狭小化と、さらに或る場合はFFPが単峰
の半導体レーザを容易かつ確実に得るごとができるよう
にする。
従来の大出力半導体レーザとしては、第５図にその導
波路のパターン図を示すように複数のストライプ状導波
路（１）が互いに狭小な間隔ｄをもって平行配列された
構成によるいわゆるアレイ型構造をとるものがある。
波路のパターン図を示すように複数のストライプ状導波
路（１）が互いに狭小な間隔ｄをもって平行配列された
構成によるいわゆるアレイ型構造をとるものがある。
ところがこのような構成による場合、ストライプ本数
をＮとすると、その各レーザ発振部すなわち各ストライ
プ状の導波路間における光の伝播の位相が180゜ずれる
Ｎ−１）次モード（１次モード）が位相差０゜の０次モ
ードよりも利得が得やすいためにFFPの半値幅が広がる
という問題点があり、またそのFFPが第６図にしめすよ
うに双峰になる。
をＮとすると、その各レーザ発振部すなわち各ストライ
プ状の導波路間における光の伝播の位相が180゜ずれる
Ｎ−１）次モード（１次モード）が位相差０゜の０次モ
ードよりも利得が得やすいためにFFPの半値幅が広がる
という問題点があり、またそのFFPが第６図にしめすよ
うに双峰になる。
これに対して、例えば米国特許第4,255,717号明細書
及びエレクトロニックス・レターズ（Electronics Lett
ers）13 March 1986 Vol.22 No,6第293頁〜第294頁に開
示されている半導体レーザでは第７図にその導波路パタ
ーンを略線的に示すように導波路（１）として連結部
（２）を有し、これより両光端面（3a）及び（3b）に向
ってそれぞれ複数の分岐導波路（３）をそれぞれ所要の
狭小な間隔ｄをもって配列した構成をとる。この場合、
各分岐導波路（３）に関する共振器相互の連結によって
隣りどうしの光の伝播の位相差が０゜の０次モードが立
ち易くなるとされている。このような構成による半導体
レーザにおけるFFPは、第８図に示すように単峰性を有
するものの、その半値幅が大となりがちである。
及びエレクトロニックス・レターズ（Electronics Lett
ers）13 March 1986 Vol.22 No,6第293頁〜第294頁に開
示されている半導体レーザでは第７図にその導波路パタ
ーンを略線的に示すように導波路（１）として連結部
（２）を有し、これより両光端面（3a）及び（3b）に向
ってそれぞれ複数の分岐導波路（３）をそれぞれ所要の
狭小な間隔ｄをもって配列した構成をとる。この場合、
各分岐導波路（３）に関する共振器相互の連結によって
隣りどうしの光の伝播の位相差が０゜の０次モードが立
ち易くなるとされている。このような構成による半導体
レーザにおけるFFPは、第８図に示すように単峰性を有
するものの、その半値幅が大となりがちである。
本発明は前述したアレイ型半導体レーザ、すなわちマ
ルチ光放出型の半導体レーザにおいて、そのFFPの半値
幅の狭小化とさらに必要に応じて単峰FFPを確実に得る
ことのできる半導体レーザを提供するものである。
ルチ光放出型の半導体レーザにおいて、そのFFPの半値
幅の狭小化とさらに必要に応じて単峰FFPを確実に得る
ことのできる半導体レーザを提供するものである。
すなわち、本発明においては、第７図に示した半導体
レーザにおいてその半値幅が大となる原因が中央連結部
（２）において各分岐導波路（３）の光のカップリング
が充分に行われずにフェーズロッキング動作がなされな
い場合が生じてくることによることを究明し、これに基
づいて上述した諸問題の解決を図るものである。
レーザにおいてその半値幅が大となる原因が中央連結部
（２）において各分岐導波路（３）の光のカップリング
が充分に行われずにフェーズロッキング動作がなされな
い場合が生じてくることによることを究明し、これに基
づいて上述した諸問題の解決を図るものである。
本発明は第１図にその導波路の拡大パターン図を略線
的に示すように、その導波路（11）が、両光端面より内
側の中央に設けられた連結部（12）から両光端面（11
a）及び（11b）に向ってそれぞれ複数のストライプ状分
岐導波路（13）が平行配列されてなり、特にその分岐導
波路（13）がそれぞれの光端面（11a）及び（11b）から
連結部（12）に向かって滑らかに連続的に幅広となる構
成をとり、さらに光端面（11a）側の各分岐導波路の連
結部（12）側の端部と光端面（11b）側の各分岐導波路
の連結部（12）側の端部とが、互いに導波路長方向に所
定の間隔L2を保持して離間して位置する構成とする。
的に示すように、その導波路（11）が、両光端面より内
側の中央に設けられた連結部（12）から両光端面（11
a）及び（11b）に向ってそれぞれ複数のストライプ状分
岐導波路（13）が平行配列されてなり、特にその分岐導
波路（13）がそれぞれの光端面（11a）及び（11b）から
連結部（12）に向かって滑らかに連続的に幅広となる構
成をとり、さらに光端面（11a）側の各分岐導波路の連
結部（12）側の端部と光端面（11b）側の各分岐導波路
の連結部（12）側の端部とが、互いに導波路長方向に所
定の間隔L2を保持して離間して位置する構成とする。
上述したように本発明においては、複数の分岐導波路
（13）が設けられたマルチ光放出構造によるアレイ型半
導体構造をとるものであるが、その各分岐導波路（13）
を連結部（12）に向って幅広としたことによって中央連
結部（12）における相互の光のカップリングが確実にな
されることによってそのフェーズロッキングが確実にな
され、これによってFFPの半値幅の狭小化がなされる。
（13）が設けられたマルチ光放出構造によるアレイ型半
導体構造をとるものであるが、その各分岐導波路（13）
を連結部（12）に向って幅広としたことによって中央連
結部（12）における相互の光のカップリングが確実にな
されることによってそのフェーズロッキングが確実にな
され、これによってFFPの半値幅の狭小化がなされる。
第２図及び第３図を参照して本発明による半導体レー
ザの一例を詳細に説明する。この例においては利得ガイ
ド型構成とした場合で、その導波路（11）を第１図に説
明したパターンとした場合である。第２図は本発明によ
る半導体レーザの一部を破断した拡大略線的平面図で、
第３図は第２図のＡ−Ａ線上の拡大略線的断面図を示
す。
ザの一例を詳細に説明する。この例においては利得ガイ
ド型構成とした場合で、その導波路（11）を第１図に説
明したパターンとした場合である。第２図は本発明によ
る半導体レーザの一部を破断した拡大略線的平面図で、
第３図は第２図のＡ−Ａ線上の拡大略線的断面図を示
す。
図示の例ではｎ型の半導体基板、例えばGaAs半導体基
板（21）上に、これと同導電型のｎ型の例得ばGaAlAsよ
りなる第１のクラット層（22）と、例えばGaAsよりなる
活性層（23）と、第１のクラッド層（22）とは異なる導
電型のｐ型の例えばGaAlAsよりなる第２のクラッド層
（24）と、これと同導電型のｐ型の例えばGaAsよりなる
キャップ層（25）とを順次周知の技術、例えばMOCVD法
（Metal−Organic Chemical Vapor Deposition法）ある
いはMBE（Molecular Beam Epitaxy法）によって順次形
成し、キャップ層（25）側より選択的に例えばプロトン
あるいはボロンをイオン注入することによって高抵抗の
電流遮断領域（26）より成る電流狭窄手段を形成する。
この電流遮断領域（26）は、例えば第１図に示したパタ
ーンの導波路（11）を活性層（23）に形成することがで
きるようにこれに対応するパターンの電流通路（30）が
形成されるように第１図に示した導波路（11）の反転パ
ターンに形成される。（27）及び（28）はキャップ層
（25）上及び基板（21）の裏面に被着された電極を示
す。
板（21）上に、これと同導電型のｎ型の例得ばGaAlAsよ
りなる第１のクラット層（22）と、例えばGaAsよりなる
活性層（23）と、第１のクラッド層（22）とは異なる導
電型のｐ型の例えばGaAlAsよりなる第２のクラッド層
（24）と、これと同導電型のｐ型の例えばGaAsよりなる
キャップ層（25）とを順次周知の技術、例えばMOCVD法
（Metal−Organic Chemical Vapor Deposition法）ある
いはMBE（Molecular Beam Epitaxy法）によって順次形
成し、キャップ層（25）側より選択的に例えばプロトン
あるいはボロンをイオン注入することによって高抵抗の
電流遮断領域（26）より成る電流狭窄手段を形成する。
この電流遮断領域（26）は、例えば第１図に示したパタ
ーンの導波路（11）を活性層（23）に形成することがで
きるようにこれに対応するパターンの電流通路（30）が
形成されるように第１図に示した導波路（11）の反転パ
ターンに形成される。（27）及び（28）はキャップ層
（25）上及び基板（21）の裏面に被着された電極を示
す。
このような構成において電極（27）及び（28）間に順
方向電圧を印加すると、電流遮断領域（26）が設けられ
た部分においては電流が遮断され、電流遮断領域（26）
が設けられていない部分に選択的に電流通路（30）が形
成されることによって活性層（23）に第１図に示すパタ
ーンの利得ガイド型の導波路（11）すなわち光共振器が
形成される。
方向電圧を印加すると、電流遮断領域（26）が設けられ
た部分においては電流が遮断され、電流遮断領域（26）
が設けられていない部分に選択的に電流通路（30）が形
成されることによって活性層（23）に第１図に示すパタ
ーンの利得ガイド型の導波路（11）すなわち光共振器が
形成される。
また、導波路（11）は、第１図に示すように連結部
（12）から両光端面（11a）及び（11b）に向って延びる
ストライプ状の分岐導波路（13）を有し、その各光端面
（11a）及び（11b）における幅Wsとこの各光端面（11
a）間，（11b）間の間隔Dsは例えばWs＝Ds＝４μｍと
し、ピッチPsは８μｍに選定し得る。また、各分岐導波
路（13）の長さL1は例えば110μｍとし、連結部（12）
の長さL2は例えば30μｍに選定し得る。また、図示の例
では中央の連結部（12）に関して一側法の分岐導波路
（13）と他側方の分岐導波路（13）とを半ピッチ齟齬さ
せた場合で、一方の分岐導波路（13）の数をNa本とする
とき他方の分岐導波路（13）の本数Nbを（Na−１）に選
定した場合である。そして、各分岐導波路（13）はその
光端面（11a）及び（11b）からそれぞれ中央の連結部
（12）に向って漸次幅広の例えばそれぞれ中央の連結部
（12）側において隣合う側面が一致するように、隣合う
分岐導波路（13）間の間隙が例えば２等辺３角形を呈す
るようになし得るが、この間隙の３角形状の各辺すなわ
ち、各分岐導波路（13）の両辺が直線とするに限られ
ず、湾曲形状とすることもできる。
（12）から両光端面（11a）及び（11b）に向って延びる
ストライプ状の分岐導波路（13）を有し、その各光端面
（11a）及び（11b）における幅Wsとこの各光端面（11
a）間，（11b）間の間隔Dsは例えばWs＝Ds＝４μｍと
し、ピッチPsは８μｍに選定し得る。また、各分岐導波
路（13）の長さL1は例えば110μｍとし、連結部（12）
の長さL2は例えば30μｍに選定し得る。また、図示の例
では中央の連結部（12）に関して一側法の分岐導波路
（13）と他側方の分岐導波路（13）とを半ピッチ齟齬さ
せた場合で、一方の分岐導波路（13）の数をNa本とする
とき他方の分岐導波路（13）の本数Nbを（Na−１）に選
定した場合である。そして、各分岐導波路（13）はその
光端面（11a）及び（11b）からそれぞれ中央の連結部
（12）に向って漸次幅広の例えばそれぞれ中央の連結部
（12）側において隣合う側面が一致するように、隣合う
分岐導波路（13）間の間隙が例えば２等辺３角形を呈す
るようになし得るが、この間隙の３角形状の各辺すなわ
ち、各分岐導波路（13）の両辺が直線とするに限られ
ず、湾曲形状とすることもできる。
尚、上述した例においては高抵抗の電流遮断領域（2
6）を設けて、例えば第１図に示すパターンの導波路（1
1）が活性層に生ずるようにした場合であるが、電流遮
断領域（26）としてｎ型の不純物をキャップ層（25）及
びクラッド層（24）に至る深さに選択的にイオン注入あ
るいは拡散してpn接合による電流遮断領域を形成するよ
うになすなど種々の利得ガイド型の構成をとることがで
きる。
6）を設けて、例えば第１図に示すパターンの導波路（1
1）が活性層に生ずるようにした場合であるが、電流遮
断領域（26）としてｎ型の不純物をキャップ層（25）及
びクラッド層（24）に至る深さに選択的にイオン注入あ
るいは拡散してpn接合による電流遮断領域を形成するよ
うになすなど種々の利得ガイド型の構成をとることがで
きる。
また、本発明による半導体レーザは利得ガイド型構成
によるばかりでなく、例えば屈折率ガイド型構成とする
こともできる。この場合の一例を第４図を参照して説明
する。第４図において第３図と対応する部分には同一符
号を付して重複説明を省略するが、この場合においては
第２のクラッド層（24）中に活性層（23）からの光を吸
収し、かつ或る場合は電流遮断効果をも有する例えばｎ
型の光吸収領域（29）を設けて活性層（23）に屈折率ガ
イド型による導波路を形成することができる。すなわ
ち、この場合においても光吸収層（29）のパターンは、
例えば第１図で説明した導波路パターンと反転したパタ
ーンに形成し、光吸収層（29）が存在しない直下におい
て導波路を形成する。
によるばかりでなく、例えば屈折率ガイド型構成とする
こともできる。この場合の一例を第４図を参照して説明
する。第４図において第３図と対応する部分には同一符
号を付して重複説明を省略するが、この場合においては
第２のクラッド層（24）中に活性層（23）からの光を吸
収し、かつ或る場合は電流遮断効果をも有する例えばｎ
型の光吸収領域（29）を設けて活性層（23）に屈折率ガ
イド型による導波路を形成することができる。すなわ
ち、この場合においても光吸収層（29）のパターンは、
例えば第１図で説明した導波路パターンと反転したパタ
ーンに形成し、光吸収層（29）が存在しない直下におい
て導波路を形成する。
また、第１図で説明した導波路においては、連結部
（12）を挟んでその一方と他方の分岐導波路（13）が互
いに半ピッチ齟齬するようにした場合であるが、或る場
合は両分岐導波路が直線上に同数をもって配列した構造
とすることもできる。
（12）を挟んでその一方と他方の分岐導波路（13）が互
いに半ピッチ齟齬するようにした場合であるが、或る場
合は両分岐導波路が直線上に同数をもって配列した構造
とすることもできる。
また、第３図及び第４図の利得ガイド型半導体レーザ
あるいは屈折率ガイド型半導体レーザに限らず、種々の
利得ガイド型あるいは屈折率ガイド型またはこれらの組
合わせによるガイド型構造を有する半導体レーザ等に本
発明を適用することができる。
あるいは屈折率ガイド型半導体レーザに限らず、種々の
利得ガイド型あるいは屈折率ガイド型またはこれらの組
合わせによるガイド型構造を有する半導体レーザ等に本
発明を適用することができる。
さらに、第３図及び第４図に示した各部の導電型と逆
の導電型を有する半導体レーザとすることもできる。
の導電型を有する半導体レーザとすることもできる。
上述したように本発明においては、複数の分岐導波路
（13）が配列されたマルチ光放出型の大出力半導体レー
ザ構造をとるものであるが、連結部（12）を設けたこと
により、また各分岐導波路（13）を連結部（12）に向っ
て幅広としたことによって各分岐路間の結合が強めら
れ、これによって０次モードの光電界分布が強められる
と同時にフェーズロッキングが確実になされたもとによ
ってFFPの半値幅が狭小となる。また第１図で説明した
ように連結部（12）を挟んで両側の各分岐導波路を半ピ
ッチずらす構造とするときには０次モードが立ちやすく
確実に単峰のFFPを示す半導体レーザを構成することが
できる。
（13）が配列されたマルチ光放出型の大出力半導体レー
ザ構造をとるものであるが、連結部（12）を設けたこと
により、また各分岐導波路（13）を連結部（12）に向っ
て幅広としたことによって各分岐路間の結合が強めら
れ、これによって０次モードの光電界分布が強められる
と同時にフェーズロッキングが確実になされたもとによ
ってFFPの半値幅が狭小となる。また第１図で説明した
ように連結部（12）を挟んで両側の各分岐導波路を半ピ
ッチずらす構造とするときには０次モードが立ちやすく
確実に単峰のFFPを示す半導体レーザを構成することが
できる。
第１図は本発明による半導体レーザの一例の導波路の略
線的パターン図、第２図は本発明による半導体レーザの
一例の一部破断の拡大平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
線上の拡大断面図、第４図は本発明による半導体レーザ
の他の例の拡大断面図、第５図は従来のアレイ型半導体
レーザの導波路のパターン図、第６図はそのファーフィ
ールドパターン図、第７図は従来の半導体レーザの導波
路のパターン図、第８図はそのファーフィールドパター
ン図である。 （11）は導波路、（12）は連結部、（13）は分岐導波路
である。
線的パターン図、第２図は本発明による半導体レーザの
一例の一部破断の拡大平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
線上の拡大断面図、第４図は本発明による半導体レーザ
の他の例の拡大断面図、第５図は従来のアレイ型半導体
レーザの導波路のパターン図、第６図はそのファーフィ
ールドパターン図、第７図は従来の半導体レーザの導波
路のパターン図、第８図はそのファーフィールドパター
ン図である。 （11）は導波路、（12）は連結部、（13）は分岐導波路
である。
Claims (1)
- 【請求項１】導波路の中間部に設けられた連結部から相
対向する第１の光端面と第２の光端面とに向かってそれ
ぞれ複数のストライプ状分岐導波路が配列されてなり、 上記分岐導波路が上記連結部に向かって幅広とされると
共に、上記第１の光端面側の分岐導波路と上記第２の光
端面側の分岐導波路との上記連結部側の端部が、各分岐
導波路間の光結合を強め、そのフェーズロッキングを確
保するための間隔を互いに導波路長方向に保持して離間
して位置し、ファーフィルドパターンの半値幅の狭小化
をはかることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243847A JPH0810778B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243847A JPH0810778B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396987A JPS6396987A (ja) | 1988-04-27 |
| JPH0810778B2 true JPH0810778B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17109835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61243847A Expired - Fee Related JPH0810778B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-14 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810778B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220029388A1 (en) * | 2018-09-19 | 2022-01-27 | Osram Oled Gmbh | Gain-guided semiconductor laser and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6070147B2 (ja) * | 2012-12-14 | 2017-02-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザダイオード |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681993A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-04 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element |
| JPS61164292A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS62140486A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
-
1986
- 1986-10-14 JP JP61243847A patent/JPH0810778B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220029388A1 (en) * | 2018-09-19 | 2022-01-27 | Osram Oled Gmbh | Gain-guided semiconductor laser and method of manufacturing the same |
| US11984704B2 (en) * | 2018-09-19 | 2024-05-14 | Osram Oled Gmbh | Gain-guided semiconductor laser and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6396987A (ja) | 1988-04-27 |
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