JPH09167873A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH09167873A JPH09167873A JP7327028A JP32702895A JPH09167873A JP H09167873 A JPH09167873 A JP H09167873A JP 7327028 A JP7327028 A JP 7327028A JP 32702895 A JP32702895 A JP 32702895A JP H09167873 A JPH09167873 A JP H09167873A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
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- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
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- 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
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 横モード特性，及びしきい値電流特性が良好
で、デバイス設計の余裕度の大きな自励発振レーザ装置
を得る。 【解決手段】 後端面反射膜９をそのＡｌ組成比が活性
層５を構成するＡｌＧａＡｓのＡｌ組成比以下であるＡ
ｌＧａＡｓで構成し、さらにこの後端面反射膜９の膜厚
ｄを、上記活性層５から放射されるレーザ光の波長λに
対して、 【数３３】 と設定する。ただし、ｎは後端面反射膜９の屈折率であ
る。 【効果】 上記後端面反射膜９を活性層５から放射され
るレーザ光に対する可飽和吸収体とすることができるた
め、出射光が高周波のパルス光となる自励発振を容易に
生じさせることができ、横モード特性，しきい値電流特
性等のレーザ特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が
得られる。
で、デバイス設計の余裕度の大きな自励発振レーザ装置
を得る。 【解決手段】 後端面反射膜９をそのＡｌ組成比が活性
層５を構成するＡｌＧａＡｓのＡｌ組成比以下であるＡ
ｌＧａＡｓで構成し、さらにこの後端面反射膜９の膜厚
ｄを、上記活性層５から放射されるレーザ光の波長λに
対して、 【数３３】 と設定する。ただし、ｎは後端面反射膜９の屈折率であ
る。 【効果】 上記後端面反射膜９を活性層５から放射され
るレーザ光に対する可飽和吸収体とすることができるた
め、出射光が高周波のパルス光となる自励発振を容易に
生じさせることができ、横モード特性，しきい値電流特
性等のレーザ特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置に関し、特に光ディスクドライブ等に使用する自励発
振半導体レーザ装置に関するものである。
置に関し、特に光ディスクドライブ等に使用する自励発
振半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置においては、情報の読み
書きに半導体レーザが使用される。半導体レーザは、光
ディスクからの反射戻り光に弱く、戻り光が大きくなる
と光強度雑音が大きくなり、情報の読み書き不良が発生
する。
書きに半導体レーザが使用される。半導体レーザは、光
ディスクからの反射戻り光に弱く、戻り光が大きくなる
と光強度雑音が大きくなり、情報の読み書き不良が発生
する。
【０００３】この対策として、上記の半導体レーザに
は、その出射光が高周波（数十ＭＨZ〜数ＧＨZ ）のパ
ルス光となるような自励発振半導体レーザ装置が用いら
れる。レーザの出射光をこのような高周波のパルス光に
すると、ある一つのパルス光が出射され、これがディス
クに反射してレーザに戻って来た時点において、レーザ
内でのこのパルス光の放射が終了しているようにできる
ため、放射されるレーザ光と反射戻り光との干渉を防止
することができる。
は、その出射光が高周波（数十ＭＨZ〜数ＧＨZ ）のパ
ルス光となるような自励発振半導体レーザ装置が用いら
れる。レーザの出射光をこのような高周波のパルス光に
すると、ある一つのパルス光が出射され、これがディス
クに反射してレーザに戻って来た時点において、レーザ
内でのこのパルス光の放射が終了しているようにできる
ため、放射されるレーザ光と反射戻り光との干渉を防止
することができる。
【０００４】図１１は従来の自励発振半導体レーザ装置
を示す断面図である（ただし、この図の断面は出射光の
進む方向に垂直な面である）。図において、１はｐ側電
極，２はｐ−ＧａＡｓコンタクト層，３はｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層，４はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層，５
はＡｌＧａＡｓ活性層，６はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層，７はｎ−ＧａＡｓ基板，８はｎ側電極である。活性
層５において、５ａは電流が注入される領域，５ｂは電
流が注入されない領域である。ただし、電流注入領域５
ａから放射されるレーザ光は、電流非注入領域５ｂにも
分布する。また、活性層５はクラッド層４，６とともに
共振器を構成しており、図では省略しているが、この共
振器の前端面にはＡｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる
低反射率の前端面反射膜が、後端面には複数のＳｉＯ2
／Ｓｉを積層してなる高反射率の後端面反射膜が設けら
れている。
を示す断面図である（ただし、この図の断面は出射光の
進む方向に垂直な面である）。図において、１はｐ側電
極，２はｐ−ＧａＡｓコンタクト層，３はｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層，４はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層，５
はＡｌＧａＡｓ活性層，６はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層，７はｎ−ＧａＡｓ基板，８はｎ側電極である。活性
層５において、５ａは電流が注入される領域，５ｂは電
流が注入されない領域である。ただし、電流注入領域５
ａから放射されるレーザ光は、電流非注入領域５ｂにも
分布する。また、活性層５はクラッド層４，６とともに
共振器を構成しており、図では省略しているが、この共
振器の前端面にはＡｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる
低反射率の前端面反射膜が、後端面には複数のＳｉＯ2
／Ｓｉを積層してなる高反射率の後端面反射膜が設けら
れている。
【０００５】次にこの自励発振半導体レーザ装置の動作
について説明する。活性層５内の領域５ａ，５ｂに対し
て、以下のようなレート方程式が成立する。
について説明する。活性層５内の領域５ａ，５ｂに対し
て、以下のようなレート方程式が成立する。
【０００６】
【数３】
【０００７】
【数４】
【０００８】
【数５】
【０００９】
【数６】
【００１０】ここで、 Ｎa ：領域５ａの電子密度 Ｎb ：領域５ｂの電子密度 Ｓa ：領域５ａの光子密度 Ｓb ：領域５ｂの光子密度 Γa ：領域５ａの光閉じ込め率 Γb ：領域５ｂの光閉じ込め率 Ｇa ′：領域５ａの微分利得 Ｇb ′：領域５ｂの微分利得 Ｎg ：領域５ａ，５ｂの透明化キャリア密度 τp ：領域５ａ，５ｂの光子寿命 τs ：領域５ａ，５ｂのキャリア寿命 Ｃ：領域５ａ，５ｂの自然放出光係数 ｔ：時間 ηi ：内部量子効率 Ｖa ：活性層の体積 Ｉ：活性層に流れる電流 ｑ：電気素量 である。レート方程式(1) 〜(4) で決まる解 （Ｎa ，
Ｎb ，Ｓa ，Ｓb ）＝（ｎa ，ｎb ，ｓa ，ｓb ）が、
時間ｔに対して安定な解でないとき、レーザは自励発振
する。このための条件は力学系の安定性の条件より、
Ｎb ，Ｓa ，Ｓb ）＝（ｎa ，ｎb ，ｓa ，ｓb ）が、
時間ｔに対して安定な解でないとき、レーザは自励発振
する。このための条件は力学系の安定性の条件より、
【００１１】
【数７】
【００１２】の固有値４つのうち少なくとも１つの実部
が０または正であることが必要十分条件である。
が０または正であることが必要十分条件である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記の自励発振レーザ
を光ディスクシステムに適用するためには、広い範囲の
Ｓa で自励発振を生じることが必要である。このために
は上記変数のうち、ΓaとΓb の差，及びＧa ′と
Ｇb ′の差をできるだけ大きくする必要がある。なぜな
らば、 Γa ≒Γb ，Ｇa ′≒Ｇb ′であると、式(1)
〜(4) で与えられる力学系は式(1) ，(3) のみで表現で
きるようになり、このとき
を光ディスクシステムに適用するためには、広い範囲の
Ｓa で自励発振を生じることが必要である。このために
は上記変数のうち、ΓaとΓb の差，及びＧa ′と
Ｇb ′の差をできるだけ大きくする必要がある。なぜな
らば、 Γa ≒Γb ，Ｇa ′≒Ｇb ′であると、式(1)
〜(4) で与えられる力学系は式(1) ，(3) のみで表現で
きるようになり、このとき
【００１４】
【数８】
【００１５】の固有値が負でない実数部をもつことがな
いため、時間ｔに対して光出力（Ｓaに相当）は常に安
定となって、自励発振動作が生じないからである。
いため、時間ｔに対して光出力（Ｓaに相当）は常に安
定となって、自励発振動作が生じないからである。
【００１６】しかしながら、電流注入領域５ａと電流非
注入領域５ｂとの間で、光閉じ込め率Γa とΓb の差，
及び微分利得Ｇa ′とＧb ′の差を大きくすると、レー
ザ光の横モード特性の劣化や，発振しきい値電流の上昇
等，半導体レーザとしての特性の低下が起こるため、こ
れらの差の増大には限界がある。また、領域５ａと領域
５ｂとの間で、光閉じ込め率の差，及び微分利得の差を
一定の値に制御するためには、活性層近傍の構造、材料
等を制御する必要があり、このためには例えば活性層の
電流非注入領域５ｂの上のクラッド層の厚さを制御する
ことが行われているが、この厚さを常に自励発振が生じ
るような範囲になるように制御することは困難であっ
た。
注入領域５ｂとの間で、光閉じ込め率Γa とΓb の差，
及び微分利得Ｇa ′とＧb ′の差を大きくすると、レー
ザ光の横モード特性の劣化や，発振しきい値電流の上昇
等，半導体レーザとしての特性の低下が起こるため、こ
れらの差の増大には限界がある。また、領域５ａと領域
５ｂとの間で、光閉じ込め率の差，及び微分利得の差を
一定の値に制御するためには、活性層近傍の構造、材料
等を制御する必要があり、このためには例えば活性層の
電流非注入領域５ｂの上のクラッド層の厚さを制御する
ことが行われているが、この厚さを常に自励発振が生じ
るような範囲になるように制御することは困難であっ
た。
【００１７】このため、良好な半導体レーザ特性と自励
発振動作を両立させるためのデバイス設計の余裕度が小
さく、このような自励発振半導体レーザ装置を製造する
際には、レーザ装置の歩留が製造工程の安定性に大きく
影響されるという問題があった。
発振動作を両立させるためのデバイス設計の余裕度が小
さく、このような自励発振半導体レーザ装置を製造する
際には、レーザ装置の歩留が製造工程の安定性に大きく
影響されるという問題があった。
【００１８】この発明は、上記の問題に鑑みなされたも
のであり、横モード特性，及びしきい値電流特性が良好
で、容易に自励発振が生じる、デバイス設計の余裕度の
大きな自励発振半導体レーザ装置を提供することを目的
とするものである。
のであり、横モード特性，及びしきい値電流特性が良好
で、容易に自励発振が生じる、デバイス設計の余裕度の
大きな自励発振半導体レーザ装置を提供することを目的
とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る半導体レーザ装置は、レーザ光を放射する活性層
と、前端面反射膜及び後端面反射膜とを有する共振器を
備え、少なくとも上記前端面反射膜または上記後端面反
射膜のいずれか一方を上記レーザ光に対する可飽和吸収
体からなるものとし、上記可飽和吸収体からなる端面反
射膜の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この
可飽和吸収体からなる端面反射膜の屈折率をｎとして、
係る半導体レーザ装置は、レーザ光を放射する活性層
と、前端面反射膜及び後端面反射膜とを有する共振器を
備え、少なくとも上記前端面反射膜または上記後端面反
射膜のいずれか一方を上記レーザ光に対する可飽和吸収
体からなるものとし、上記可飽和吸収体からなる端面反
射膜の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この
可飽和吸収体からなる端面反射膜の屈折率をｎとして、
【００２０】
【数９】
【００２１】としたものである。
【００２２】この発明（請求項２）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓとし、上
記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンドギ
ャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ以
下であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓとし、上
記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンドギ
ャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ以
下であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。
【００２３】この発明（請求項３）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものであ
る。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものであ
る。
【００２４】この発明（請求項４）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものであ
る。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものであ
る。
【００２５】この発明（請求項５）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＺｎＭｇＳＳｅまたは
ＺｎＭｇＣｄＳＳｅとし、上記端面反射膜を構成する可
飽和吸収体を、そのバンドギャップが上記活性層を構成
する材料のバンドギャップ以下である、ＡｌＧａＡｓま
たはＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＺｎＭｇＳＳｅまたは
ＺｎＭｇＣｄＳＳｅとし、上記端面反射膜を構成する可
飽和吸収体を、そのバンドギャップが上記活性層を構成
する材料のバンドギャップ以下である、ＡｌＧａＡｓま
たはＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。
【００２６】この発明（請求項６）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＩｎＧａＡｓＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるものとしたものであ
る。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＩｎＧａＡｓＰとし、
上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体を、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるものとしたものであ
る。
【００２７】この発明（請求項７）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅ
のいずれかとし、上記端面反射膜を構成する可飽和吸収
体を、そのバンドギャップが上記活性層を構成する材料
のバンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるも
のとしたものである。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅ
のいずれかとし、上記端面反射膜を構成する可飽和吸収
体を、そのバンドギャップが上記活性層を構成する材料
のバンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるも
のとしたものである。
【００２８】この発明（請求項８）に係る半導体レーザ
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＭｇＣｄＳＳｅ，また
はＩｎＧａＡｓＰのいずれかとし、上記端面反射膜を構
成する可飽和吸収体を、そのバンドギャップが上記活性
層を構成する材料のバンドギャップ以下であるＧｅから
なるものとしたものである。
装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項１）におい
て、上記活性層を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＭｇＣｄＳＳｅ，また
はＩｎＧａＡｓＰのいずれかとし、上記端面反射膜を構
成する可飽和吸収体を、そのバンドギャップが上記活性
層を構成する材料のバンドギャップ以下であるＧｅから
なるものとしたものである。
【００２９】この発明（請求項９）に係る半導体レーザ
装置は、レーザ光を放射する活性層と、前端面反射膜及
び後端面反射膜とを有する共振器を備え、少なくとも上
記前端面反射膜または上記後端面反射膜のいずれか一方
を、光密度により屈折率の変化する非線形光学材料から
なるものとし、上記非線形光学材料からなる端面反射膜
の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この非線
形光学材料からなる端面反射膜の屈折率をｎとして、
装置は、レーザ光を放射する活性層と、前端面反射膜及
び後端面反射膜とを有する共振器を備え、少なくとも上
記前端面反射膜または上記後端面反射膜のいずれか一方
を、光密度により屈折率の変化する非線形光学材料から
なるものとし、上記非線形光学材料からなる端面反射膜
の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この非線
形光学材料からなる端面反射膜の屈折率をｎとして、
【００３０】
【数１０】
【００３１】としたものである。
【００３２】この発明（請求項１０）に係る半導体レー
ザ装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項９）におい
て、上記端面反射膜を構成する非線形光学材料を２−メ
チル−４−ニトロアニリンからなるものとしたものであ
る。
ザ装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項９）におい
て、上記端面反射膜を構成する非線形光学材料を２−メ
チル−４−ニトロアニリンからなるものとしたものであ
る。
【００３３】この発明（請求項１１）に係る半導体レー
ザ装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項９）におい
て、上記端面反射膜を構成する非線形光学材料をＰＴＳ
ポリジアセチレンからなるものとしたものである。
ザ装置は、上記の半導体レーザ装置（請求項９）におい
て、上記端面反射膜を構成する非線形光学材料をＰＴＳ
ポリジアセチレンからなるものとしたものである。
【００３４】
実施の形態１． 構成１．この発明の実施の形態１における半導体レーザ
装置（請求項１）は、図１，５，６に示すように、レー
ザ光を放射する活性層（５）と、前端面反射膜（１０，
１０１）及び後端面反射膜（９，９１）とを有する共振
器を備え、少なくとも上記前端面反射膜（１０，１０
１）または上記後端面反射膜（９，９１）のいずれか一
方を上記レーザ光に対する可飽和吸収体からなるものと
し、上記可飽和吸収体からなる端面反射膜（９，１０
１）の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この
可飽和吸収体からなる端面反射膜９の屈折率をｎとし
て、
装置（請求項１）は、図１，５，６に示すように、レー
ザ光を放射する活性層（５）と、前端面反射膜（１０，
１０１）及び後端面反射膜（９，９１）とを有する共振
器を備え、少なくとも上記前端面反射膜（１０，１０
１）または上記後端面反射膜（９，９１）のいずれか一
方を上記レーザ光に対する可飽和吸収体からなるものと
し、上記可飽和吸収体からなる端面反射膜（９，１０
１）の膜厚ｄを、上記レーザ光の波長λに対して、この
可飽和吸収体からなる端面反射膜９の屈折率をｎとし
て、
【００３５】
【数１１】
【００３６】としたものである。これにより、活性層
（５）内の電流注入領域と電流非注入領域との間におけ
る光閉じ込め率及び微分利得の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができ、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ
特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が得られる。従
って、この自励発振半導体レーザ装置においては、デバ
イス設計の余裕度を従来のものより大きくでき、また、
これにより自励発振半導体レーザ装置を安定に、歩留よ
く製造することができる。
（５）内の電流注入領域と電流非注入領域との間におけ
る光閉じ込め率及び微分利得の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができ、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ
特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が得られる。従
って、この自励発振半導体レーザ装置においては、デバ
イス設計の余裕度を従来のものより大きくでき、また、
これにより自励発振半導体レーザ装置を安定に、歩留よ
く製造することができる。
【００３７】構成２．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項２）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓとし、上
記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが上
記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下で
あるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。これ
により、上記のＡｌＧａＡｓからなる端面反射膜（９，
１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光に対す
る可飽和吸収体として機能させることができ、自励発振
を容易に生じさせることができる。
半導体レーザ装置（請求項２）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓとし、上
記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが上
記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下で
あるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。これ
により、上記のＡｌＧａＡｓからなる端面反射膜（９，
１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光に対す
る可飽和吸収体として機能させることができ、自励発振
を容易に生じさせることができる。
【００３８】構成３．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項３）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが
上記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下
であるＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。
これにより、上記のＡｌＧａＩｎＰからなる端面反射膜
（９，１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光
に対する可飽和吸収体として機能させることができ、自
励発振を容易に生じさせることができる。
半導体レーザ装置（請求項３）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが
上記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下
であるＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。
これにより、上記のＡｌＧａＩｎＰからなる端面反射膜
（９，１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光
に対する可飽和吸収体として機能させることができ、自
励発振を容易に生じさせることができる。
【００３９】構成４．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項４）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが
上記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下
であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。こ
れにより、上記のＡｌＧａＡｓからなる端面反射膜
（９，１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光
に対する可飽和吸収体として機能させることができ、自
励発振を容易に生じさせることができる。
半導体レーザ装置（請求項４）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＩｎＰとし、
上記端面反射膜（９，１０１）をそのバンドギャップが
上記活性層（５）を構成する材料のバンドギャップ以下
であるＡｌＧａＡｓからなるものとしたものである。こ
れにより、上記のＡｌＧａＡｓからなる端面反射膜
（９，１０１）を活性層（５）から放射されるレーザ光
に対する可飽和吸収体として機能させることができ、自
励発振を容易に生じさせることができる。
【００４０】構成５．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項５）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＺｎＭｇＳＳｅまたは
ＺｎＭｇＣｄＳＳｅとし、上記端面反射膜（９，１０
１）をそのバンドギャップが上記活性層（５）を構成す
る材料のバンドギャップ以下である、ＡｌＧａＡｓまた
はＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。これ
により、上記のＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰから
なる端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放射
されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させる
ことができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
半導体レーザ装置（請求項５）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＺｎＭｇＳＳｅまたは
ＺｎＭｇＣｄＳＳｅとし、上記端面反射膜（９，１０
１）をそのバンドギャップが上記活性層（５）を構成す
る材料のバンドギャップ以下である、ＡｌＧａＡｓまた
はＡｌＧａＩｎＰからなるものとしたものである。これ
により、上記のＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰから
なる端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放射
されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させる
ことができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
【００４１】構成６．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項６）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層を構成する材料をＩｎＧａＡｓＰとし、上記端
面反射膜をそのバンドギャップが上記活性層を構成する
材料のバンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからな
るものとしたものである。これにより、上記のＩｎＧａ
ＡｓＰからなる端面反射膜（９，１０１）を活性層
（５）から放射されるレーザ光に対する可飽和吸収体と
して機能させることができ、自励発振を容易に生じさせ
ることができる。
半導体レーザ装置（請求項６）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層を構成する材料をＩｎＧａＡｓＰとし、上記端
面反射膜をそのバンドギャップが上記活性層を構成する
材料のバンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからな
るものとしたものである。これにより、上記のＩｎＧａ
ＡｓＰからなる端面反射膜（９，１０１）を活性層
（５）から放射されるレーザ光に対する可飽和吸収体と
して機能させることができ、自励発振を容易に生じさせ
ることができる。
【００４２】構成７．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項７）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅ
のいずれかとし、上記端面反射膜（９，１０１）をその
バンドギャップが上記活性層（５）を構成する材料のバ
ンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるものと
したものである。これにより、上記のＩｎＧａＡｓＰか
らなる端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放
射されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させ
ることができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
半導体レーザ装置（請求項７）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅ
のいずれかとし、上記端面反射膜（９，１０１）をその
バンドギャップが上記活性層（５）を構成する材料のバ
ンドギャップ以下であるＩｎＧａＡｓＰからなるものと
したものである。これにより、上記のＩｎＧａＡｓＰか
らなる端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放
射されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させ
ることができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
【００４３】構成８．この発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置（請求項８）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＭｇＣｄＳＳｅ，また
はＩｎＧａＡｓＰのいずれかとし、上記端面反射膜
（９，１０１）をそのバンドギャップが上記活性層を構
成する材料のバンドギャップ以下であるＧｅからなるも
のとしたものである。これにより、上記のＧｅからなる
端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放射され
るレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させること
ができ、自励発振を容易に生じさせることができる。
半導体レーザ装置（請求項８）は、図１，５，６に示す
ように、上記の構成１の半導体レーザ装置において、上
記活性層（５）を構成する材料をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＭｇＣｄＳＳｅ，また
はＩｎＧａＡｓＰのいずれかとし、上記端面反射膜
（９，１０１）をそのバンドギャップが上記活性層を構
成する材料のバンドギャップ以下であるＧｅからなるも
のとしたものである。これにより、上記のＧｅからなる
端面反射膜（９，１０１）を活性層（５）から放射され
るレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させること
ができ、自励発振を容易に生じさせることができる。
【００４４】実施例１．この発明の実施の形態１におけ
る一実施例について説明する。本実施例による半導体レ
ーザ装置は、共振器の後端面の反射膜を、可飽和吸収体
で構成した自励発振半導体レーザ装置であり、この可飽
和吸収体の厚さ ｄ2は、放射されるレーザ光の波長を
λ，可飽和吸収体の屈折率をｎ2 としたとき、
る一実施例について説明する。本実施例による半導体レ
ーザ装置は、共振器の後端面の反射膜を、可飽和吸収体
で構成した自励発振半導体レーザ装置であり、この可飽
和吸収体の厚さ ｄ2は、放射されるレーザ光の波長を
λ，可飽和吸収体の屈折率をｎ2 としたとき、
【００４５】
【数１２】
【００４６】となるように設定されている。
【００４７】図１はこの半導体レーザ装置の斜視図であ
る。図において、１はｐ側電極，２はｐ−ＧａＡｓコン
タクト層，３はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層，４はｐ−
Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓクラッド層，５はＡｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ活性層，６はｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓクラッド層，７
はｎ−ＧａＡｓ基板，８はｎ側電極，９はＡｌy Ｇａ
1-y Ａｓからなる共振器の後端面反射膜，１０はＡｌ2
Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる共振器の前端面反射膜，
１１はＡｕメッキ層，２１はｐ−ＧａＡｓキャップ層で
ある。ただし、上記クラッド層４，６を構成するＡｌＧ
ａＡｓは、活性層５を構成するＡｌＧａＡｓよりバンド
ギャップが大きくなるように、そのＡｌ組成比をｚ＞ｘ
としている。また、上記後端面反射膜９はそのＡｌ組成
比ｙがｙ≦ｘであるＡｌy Ｇａ1-yＡｓから構成されて
おり、このＡｌy Ｇａ1-y Ａｓのバンドギャップは活性
層５を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓのバンドギャップ以
下であるため、活性層５から放射されるレーザ光に対す
る可飽和吸収体として機能する。例えば活性層５のＡｌ
組成比ｘ＝０．１３とし、後端面反射膜９のＡｌ組成比
ｙ＝０．１とすると、レーザ光の波長λは７８０ｎｍと
なり、後端面反射膜９の屈折率ｎ2 は３．５８となるか
ら、後端面反射膜９の膜厚ｄ2 は、上記の式より ｄ2 ＝５４．５＋１０９．０×Ｍ ( ｎｍ) ＝５４．５ｎｍ，１６３．５ｎｍ，・・・ とすればよい。
る。図において、１はｐ側電極，２はｐ−ＧａＡｓコン
タクト層，３はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層，４はｐ−
Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓクラッド層，５はＡｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ活性層，６はｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓクラッド層，７
はｎ−ＧａＡｓ基板，８はｎ側電極，９はＡｌy Ｇａ
1-y Ａｓからなる共振器の後端面反射膜，１０はＡｌ2
Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる共振器の前端面反射膜，
１１はＡｕメッキ層，２１はｐ−ＧａＡｓキャップ層で
ある。ただし、上記クラッド層４，６を構成するＡｌＧ
ａＡｓは、活性層５を構成するＡｌＧａＡｓよりバンド
ギャップが大きくなるように、そのＡｌ組成比をｚ＞ｘ
としている。また、上記後端面反射膜９はそのＡｌ組成
比ｙがｙ≦ｘであるＡｌy Ｇａ1-yＡｓから構成されて
おり、このＡｌy Ｇａ1-y Ａｓのバンドギャップは活性
層５を構成するＡｌx Ｇａ1-x Ａｓのバンドギャップ以
下であるため、活性層５から放射されるレーザ光に対す
る可飽和吸収体として機能する。例えば活性層５のＡｌ
組成比ｘ＝０．１３とし、後端面反射膜９のＡｌ組成比
ｙ＝０．１とすると、レーザ光の波長λは７８０ｎｍと
なり、後端面反射膜９の屈折率ｎ2 は３．５８となるか
ら、後端面反射膜９の膜厚ｄ2 は、上記の式より ｄ2 ＝５４．５＋１０９．０×Ｍ ( ｎｍ) ＝５４．５ｎｍ，１６３．５ｎｍ，・・・ とすればよい。
【００４８】次に、本実施例１による上記半導体レーザ
装置の製造方法について説明する。図２はこの製造方法
を工程の順に示す断面図（図２(a)-(e) ），及び斜視図
（図２(f),(g) ）である。まず、図２(a) に示すよう
に、ｎ−ＧａＡｓ基板７上にｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓク
ラッド層６，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ活性層５，ｐ−Ａｌz
Ｇａ1-z Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓキャップ層２
１をＭＢＥ法，ＭＯＣＶＤ法等を用いて順にエピタキシ
ャル成長させる。ただし、クラッド層６，４と活性層５
のＡｌ組成比は、ｚ＞ｘとなるようにする。次に、図２
(b) に示すように、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１表面の
リッジ部を形成すべき領域にＳｉＯＮ膜３０を形成し、
これをマスクとして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１及び
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４をエッチングする。この
際、一定の厚さのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４をリッ
ジ部領域以外に残すようにする。この後、図２(c) に示
すように、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層３を上記ＳｉＯ
Ｎ膜３０をマスクとして、リッジ部の両脇にＭＯＣＶＤ
法，ＬＰＥ法等を用いて選択成長させる。次に、上記Ｓ
ｉＯＮ膜３０を除去した後、図２(d) に示すように、全
面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層２を成長させる。この
後、図２(e) に示すように、コンタクト層２の表面にＣ
ｒ／Ａｕ膜を蒸着してｐ側電極１を形成し、さらにこの
ｐ側電極１上にＡｕメッキ膜１１を形成する。また、ｎ
−ＧａＡｓ基板７裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ
／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を蒸着してｎ側電極８を形成し、
さらにこのｎ側電極８の裏面にＡｕメッキ膜１１を形成
する。次に、図２(f) に示すように、劈開によりチップ
分離を行う。最後に、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓからなる後端
面反射膜９，及びＡｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる
前端面反射膜１０を形成して、図２(g) に示す半導体レ
ーザ装置が完成する。ただし、後端面反射膜９は、その
Ａｌ組成比ｙをｙ≦ｘとして、ＭＢＥ等の低温による結
晶成長法により形成され、活性層５から放射されるレー
ザ光に対する可飽和吸収体として機能するようにする。
装置の製造方法について説明する。図２はこの製造方法
を工程の順に示す断面図（図２(a)-(e) ），及び斜視図
（図２(f),(g) ）である。まず、図２(a) に示すよう
に、ｎ−ＧａＡｓ基板７上にｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓク
ラッド層６，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ活性層５，ｐ−Ａｌz
Ｇａ1-z Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓキャップ層２
１をＭＢＥ法，ＭＯＣＶＤ法等を用いて順にエピタキシ
ャル成長させる。ただし、クラッド層６，４と活性層５
のＡｌ組成比は、ｚ＞ｘとなるようにする。次に、図２
(b) に示すように、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１表面の
リッジ部を形成すべき領域にＳｉＯＮ膜３０を形成し、
これをマスクとして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１及び
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４をエッチングする。この
際、一定の厚さのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４をリッ
ジ部領域以外に残すようにする。この後、図２(c) に示
すように、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層３を上記ＳｉＯ
Ｎ膜３０をマスクとして、リッジ部の両脇にＭＯＣＶＤ
法，ＬＰＥ法等を用いて選択成長させる。次に、上記Ｓ
ｉＯＮ膜３０を除去した後、図２(d) に示すように、全
面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層２を成長させる。この
後、図２(e) に示すように、コンタクト層２の表面にＣ
ｒ／Ａｕ膜を蒸着してｐ側電極１を形成し、さらにこの
ｐ側電極１上にＡｕメッキ膜１１を形成する。また、ｎ
−ＧａＡｓ基板７裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ
／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を蒸着してｎ側電極８を形成し、
さらにこのｎ側電極８の裏面にＡｕメッキ膜１１を形成
する。次に、図２(f) に示すように、劈開によりチップ
分離を行う。最後に、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓからなる後端
面反射膜９，及びＡｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 等からなる
前端面反射膜１０を形成して、図２(g) に示す半導体レ
ーザ装置が完成する。ただし、後端面反射膜９は、その
Ａｌ組成比ｙをｙ≦ｘとして、ＭＢＥ等の低温による結
晶成長法により形成され、活性層５から放射されるレー
ザ光に対する可飽和吸収体として機能するようにする。
【００４９】次に、上記半導体レーザ装置の動作につい
て説明する。図３は後端面反射膜９及びこれに隣接する
活性層５の部分を拡大して示すレーザ光の進行方向に平
行な面における断面図である。この図に記したように、
ｎ1は活性層５の実効屈折率、ｎ2 は後端面反射膜９の
屈折率、ｎ3 は大気の屈折率、α2 は後端面反射膜９の
吸収係数、Ｓ1 は活性層５の光強度（光子密度）、Ｓ2
は後端面反射膜の光強度（光子密度）であり、またｄ2
は後端面反射膜９の厚さである。一般に可飽和吸収体の
吸収係数α2 は、図４に示すように、光子密度Ｓ2 に対
して双曲線関数で表される。これはレート方程式(2) ,
(4) において
て説明する。図３は後端面反射膜９及びこれに隣接する
活性層５の部分を拡大して示すレーザ光の進行方向に平
行な面における断面図である。この図に記したように、
ｎ1は活性層５の実効屈折率、ｎ2 は後端面反射膜９の
屈折率、ｎ3 は大気の屈折率、α2 は後端面反射膜９の
吸収係数、Ｓ1 は活性層５の光強度（光子密度）、Ｓ2
は後端面反射膜の光強度（光子密度）であり、またｄ2
は後端面反射膜９の厚さである。一般に可飽和吸収体の
吸収係数α2 は、図４に示すように、光子密度Ｓ2 に対
して双曲線関数で表される。これはレート方程式(2) ,
(4) において
【００５０】
【数１３】
【００５１】とおいてＮｂを消去し、Ｓb をＳ2 と読み
かえることにより求められる。ただし、ｃは真空中の光
速，αi は内部損失である。このとき可飽和吸収体から
なる後端面反射膜９の反射率Ｒr は活性層５の実効屈折
率をｎ1 として、
かえることにより求められる。ただし、ｃは真空中の光
速，αi は内部損失である。このとき可飽和吸収体から
なる後端面反射膜９の反射率Ｒr は活性層５の実効屈折
率をｎ1 として、
【００５２】
【数１４】
【００５３】ただし、
【００５４】
【数１５】
【００５５】で与えられる。これより、Ｓ2 が大きくな
ると、図４に示されているようにα2が小さくなり、ｒ
1 ≒ｒ2 であるのでＲr は小さくなることがわかる。こ
のとき光子寿命τp は
ると、図４に示されているようにα2が小さくなり、ｒ
1 ≒ｒ2 であるのでＲr は小さくなることがわかる。こ
のとき光子寿命τp は
【００５６】
【数１６】
【００５７】で与えられる。ここで、Ｒf は前端面反射
率，Ｌは共振器長，αd は光の回折損失である。(7),(9
a)式より、τp はＲr の関数であるから、α2 の関数で
ある。従ってτp はＳの関数である。
率，Ｌは共振器長，αd は光の回折損失である。(7),(9
a)式より、τp はＲr の関数であるから、α2 の関数で
ある。従ってτp はＳの関数である。
【００５８】以上の関係から、本実施例１による半導体
レーザ装置におけるレート方程式は、
レーザ装置におけるレート方程式は、
【００５９】
【数１７】
【００６０】
【数１８】
【００６１】で与えられる。ただし、 Ｎ：活性層の電子密度 Ｓ：活性層の光子密度 Γ：活性層の光閉じ込め率 Ｇ′：活性層の微分利得 Ｎg ：活性層の透明化キャリア密度 τp ：活性層の光子寿命 τs ：活性層のキャリア寿命 Ｃ：活性層の自然放出光係数 である。
【００６２】レート方程式(10)，(11)で表される力学系
の安定性は、
の安定性は、
【００６３】
【数１９】
【００６４】の固有値のうち少なくとも一つが負でない
実部をもつかどうかで決まる。すなわち、これらの固有
値のうち一つでも負でない実部をもてば、上記レート方
程式の解は不安定な解となって、この半導体レーザ装置
は自励発振する。上記の(12)の行列を具体的に記述する
と、
実部をもつかどうかで決まる。すなわち、これらの固有
値のうち一つでも負でない実部をもてば、上記レート方
程式の解は不安定な解となって、この半導体レーザ装置
は自励発振する。上記の(12)の行列を具体的に記述する
と、
【００６５】
【数２０】
【００６６】となる。この行列の固有値のうち少なくと
も一つが負でない実部をもつための条件は、ａ11＋ａ22
≧０ または ａ11ａ22−ａ12ａ21≦０、すなわち、
も一つが負でない実部をもつための条件は、ａ11＋ａ22
≧０ または ａ11ａ22−ａ12ａ21≦０、すなわち、
【００６７】
【数２１】
【００６８】または
【００６９】
【数２２】
【００７０】のうち少なくとも一方が成立することであ
る。レーザ発振時にはＮ＞Ｎｇ，Ｓ＞０であるのでａ22
＜０，ａ12＜０，ａ21＞０となり、(14a) においては、
ａ11が十分大きな正の値をとることが必要である。また
(14b) においても、ａ22＜０であるから上記と同様に、
ａ11が十分大きな正の値をとる必要がある。従って、
る。レーザ発振時にはＮ＞Ｎｇ，Ｓ＞０であるのでａ22
＜０，ａ12＜０，ａ21＞０となり、(14a) においては、
ａ11が十分大きな正の値をとることが必要である。また
(14b) においても、ａ22＜０であるから上記と同様に、
ａ11が十分大きな正の値をとる必要がある。従って、
【００７１】
【数２３】
【００７２】が自励発振を生じるための必要条件であ
る。ところで(9a)式より、
る。ところで(9a)式より、
【００７３】
【数２４】
【００７４】であり、ここで
【００７５】
【数２５】
【００７６】であるから、
【００７７】
【数２６】
【００７８】である。従ってａ11＞＞０となるために
は、式(13)に示したａ11の最初の２項が、
は、式(13)に示したａ11の最初の２項が、
【００７９】
【数２７】
【００８０】とならなければならない。
【００８１】後端面反射率Ｒr は、Ｓが大きくなると０
に近づき、Ｓが小さくなると１に近くなる。従って −
１／τp は、Ｓが大きくなると小さくなり、Ｓが小さ
くなると大きな値となる。また、キャリア密度Ｎは、Ｓ
が大きくなると１／τp が大きくなるため大きくなり、
Ｓが小さくなると１／τp も小さくなるため小さくな
る。よって、Ｓが大きい場合にも小さい場合にも、(14
d) 式の左辺は前述の従来の半導体レーザ装置の場合よ
りも正の値をとりやすくなる。従って、レート方程式(1
0)，(11)の解（Ｎ，Ｓ）は、従来の半導体レーザ装置の
場合よりも不安定な解になりやすく、このため本実施例
１による半導体レーザ装置は、レーザ発振時に自励発振
しやすくなる。
に近づき、Ｓが小さくなると１に近くなる。従って −
１／τp は、Ｓが大きくなると小さくなり、Ｓが小さ
くなると大きな値となる。また、キャリア密度Ｎは、Ｓ
が大きくなると１／τp が大きくなるため大きくなり、
Ｓが小さくなると１／τp も小さくなるため小さくな
る。よって、Ｓが大きい場合にも小さい場合にも、(14
d) 式の左辺は前述の従来の半導体レーザ装置の場合よ
りも正の値をとりやすくなる。従って、レート方程式(1
0)，(11)の解（Ｎ，Ｓ）は、従来の半導体レーザ装置の
場合よりも不安定な解になりやすく、このため本実施例
１による半導体レーザ装置は、レーザ発振時に自励発振
しやすくなる。
【００８２】以上のように、本実施例１においては、半
導体レーザ装置の共振器の後端面反射膜９をレーザ光に
対して可飽和吸収体となる材料で構成したため、活性層
内の電流注入領域と電流非注入領域との間における光閉
じ込め率Γ及び微分利得Ｇ'の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができる。すなわち、前述の従来の自励発振半導体レ
ーザ装置と比較して横モード特性，しきい値電流特性等
のレーザ特性が良好であり、かつ自励発振が容易に生じ
る半導体レーザ装置が得られる。従って、本実施例によ
る自励発振半導体レーザ装置においては、デバイス設計
の余裕度を従来のものより大きくできる。また、これに
より自励発振半導体レーザ装置を安定に製造することが
可能となり、その歩留を向上させることができる。
導体レーザ装置の共振器の後端面反射膜９をレーザ光に
対して可飽和吸収体となる材料で構成したため、活性層
内の電流注入領域と電流非注入領域との間における光閉
じ込め率Γ及び微分利得Ｇ'の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができる。すなわち、前述の従来の自励発振半導体レ
ーザ装置と比較して横モード特性，しきい値電流特性等
のレーザ特性が良好であり、かつ自励発振が容易に生じ
る半導体レーザ装置が得られる。従って、本実施例によ
る自励発振半導体レーザ装置においては、デバイス設計
の余裕度を従来のものより大きくできる。また、これに
より自励発振半導体レーザ装置を安定に製造することが
可能となり、その歩留を向上させることができる。
【００８３】なお、上記の半導体レーザ装置において、
活性層５をＡｌx1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y 1 Ｐ，後端面反射膜
９をＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｐとしてもよい。この
際、ｘ1 ，ｘ2 ，ｙ1 ，ｙ2 は、活性層と後端
面反射膜のエネルギーバンドギャップＥg が、Ｅg （活
性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるような値にする。
これにより、後端面反射膜９を活性層５から放射される
レーザ光に対して可飽和吸収体として機能するようにす
ることができる。ただし、クラッド層４，６には、活性
層５よりＡｌ組成比の大きいＡｌＧａＩｎＰを用いる。
活性層５をＡｌx1Ｇａy1Ｉｎ1-x1-y 1 Ｐ，後端面反射膜
９をＡｌx2Ｇａy2Ｉｎ1-x2-y2 Ｐとしてもよい。この
際、ｘ1 ，ｘ2 ，ｙ1 ，ｙ2 は、活性層と後端
面反射膜のエネルギーバンドギャップＥg が、Ｅg （活
性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるような値にする。
これにより、後端面反射膜９を活性層５から放射される
レーザ光に対して可飽和吸収体として機能するようにす
ることができる。ただし、クラッド層４，６には、活性
層５よりＡｌ組成比の大きいＡｌＧａＩｎＰを用いる。
【００８４】また、活性層５をＡｌＧａＩｎＰ，後端面
反射膜９をＡｌＧａＡｓとしてもよい。ただし、Ｅ
g （活性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるようＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓの組成を決める。この場合も、
クラッド層４，６には活性層５よりＡｌ組成比の大きい
ＡｌＧａＩｎＰを用いる。
反射膜９をＡｌＧａＡｓとしてもよい。ただし、Ｅ
g （活性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるようＡｌＧ
ａＩｎＰ，ＡｌＧａＡｓの組成を決める。この場合も、
クラッド層４，６には活性層５よりＡｌ組成比の大きい
ＡｌＧａＩｎＰを用いる。
【００８５】また、活性層５をＺｎＭｇＳＳｅまたはＺ
ｎＭｇＣｄＳＳｅとし，後端面反射膜９をＡｌＧａＡｓ
またはＡｌＧａＩｎＰとしてもよい。ただし、活性層と
後端面反射膜における各元素の組成比は、Ｅg （活性
層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるように決める。この
場合、クラッド層４，６にはＺｎＳＳｅを用い、基板に
はＧａＡｓを用いる。
ｎＭｇＣｄＳＳｅとし，後端面反射膜９をＡｌＧａＡｓ
またはＡｌＧａＩｎＰとしてもよい。ただし、活性層と
後端面反射膜における各元素の組成比は、Ｅg （活性
層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるように決める。この
場合、クラッド層４，６にはＺｎＳＳｅを用い、基板に
はＧａＡｓを用いる。
【００８６】また、活性層５をＩｎx1Ｇａ1-x1Ａｓy1Ｐ
1-y1，後端面反射膜９をＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓy2Ｐ1-y2と
し、Ｅg （活性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるよう
に、ｘ1 ，ｘ2 ，ｙ1 ，ｙ2 の値を定めた構成
としてもよい。ただし、この場合、クラッド層４，６を
活性層よりバンドギャップの大きいＩｎＧａＡｓＰと
し、基板をＩｎＰとする。
1-y1，後端面反射膜９をＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓy2Ｐ1-y2と
し、Ｅg （活性層）≧Ｅg （後端面反射膜）となるよう
に、ｘ1 ，ｘ2 ，ｙ1 ，ｙ2 の値を定めた構成
としてもよい。ただし、この場合、クラッド層４，６を
活性層よりバンドギャップの大きいＩｎＧａＡｓＰと
し、基板をＩｎＰとする。
【００８７】また、活性層５をＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａ
ＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅと
し、後端面反射膜９をＩｎＧａＡｓＰで構成してもよ
い。この場合も、Ｅg （活性層）≧Ｅg （後端面反射
膜）となるよう活性層と後端面反射膜の組成を決める。
ＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅと
し、後端面反射膜９をＩｎＧａＡｓＰで構成してもよ
い。この場合も、Ｅg （活性層）≧Ｅg （後端面反射
膜）となるよう活性層と後端面反射膜の組成を決める。
【００８８】また、活性層５をＩｎＧａＡｓＰ，ＡｌＧ
ａＡｓ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎ
ＭｇＣｄＳＳｅとし、後端面反射膜９をＧｅとしてもよ
い。この際、Ｇｅからなる後端面反射膜はＭＢＥ法また
は真空蒸着法によって形成することができる。
ａＡｓ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎ
ＭｇＣｄＳＳｅとし、後端面反射膜９をＧｅとしてもよ
い。この際、Ｇｅからなる後端面反射膜はＭＢＥ法また
は真空蒸着法によって形成することができる。
【００８９】また、上記の半導体レーザ装置では、図１
に示したように、後端面反射膜９を可飽和吸収体とした
が、図５に示すように、前端面反射膜１０１を可飽和吸
収体とした構成としてもよい。このときの半導体レーザ
装置の動作は、上記の後端面反射膜９を可飽和吸収体と
した半導体レーザ装置の動作の説明において、Ｒf をＲ
r に，Ｒr をＲf に置き換えたものとなる。これによ
り、図１に示した半導体レーザ装置と同様に、レーザ特
性が良好であり、かつ自励発振が容易に生じる半導体レ
ーザ装置が得られる。ただし、この場合は、後端面反射
膜９１に可飽和吸収体ではなく、ＳｉＯ2 ／Ｓｉの多重
積層膜等の反射率の高い材料を用いることができるた
め、出射されるレーザ光の強度を、図１に示した半導体
レーザ装置と比較して大きくすることができる。
に示したように、後端面反射膜９を可飽和吸収体とした
が、図５に示すように、前端面反射膜１０１を可飽和吸
収体とした構成としてもよい。このときの半導体レーザ
装置の動作は、上記の後端面反射膜９を可飽和吸収体と
した半導体レーザ装置の動作の説明において、Ｒf をＲ
r に，Ｒr をＲf に置き換えたものとなる。これによ
り、図１に示した半導体レーザ装置と同様に、レーザ特
性が良好であり、かつ自励発振が容易に生じる半導体レ
ーザ装置が得られる。ただし、この場合は、後端面反射
膜９１に可飽和吸収体ではなく、ＳｉＯ2 ／Ｓｉの多重
積層膜等の反射率の高い材料を用いることができるた
め、出射されるレーザ光の強度を、図１に示した半導体
レーザ装置と比較して大きくすることができる。
【００９０】また、前端面反射膜または後端面反射膜の
いずれか一方のみを可飽和吸収体とするのではなく、図
６に示すように、前端面反射膜１０１及び後端面反射膜
９をともに可飽和吸収体としてもよい。これによって
も、図１に示した半導体レーザ装置と同様の効果が得ら
れる。
いずれか一方のみを可飽和吸収体とするのではなく、図
６に示すように、前端面反射膜１０１及び後端面反射膜
９をともに可飽和吸収体としてもよい。これによって
も、図１に示した半導体レーザ装置と同様の効果が得ら
れる。
【００９１】実施の形態２． 構成１．この発明の実施の形態２における半導体レーザ
装置（請求項９）は、図７，９，１０に示すように、レ
ーザ光を放射する活性層（５）と、前端面反射膜（１
０，１０２）及び後端面反射膜（９１，９２）とを有す
る共振器を備え、少なくとも上記前端面反射膜（１０，
１０２）または上記後端面反射膜（９１，９２）のいず
れか一方を、光密度により屈折率の変化する非線形光学
材料からなるものとし、上記非線形光学材料からなる端
面反射膜（９２，１０２）の膜厚ｄを、上記レーザ光の
波長λに対して、この非線形光学材料からなる端面反射
膜（９２，１０２）の屈折率をｎとして、
装置（請求項９）は、図７，９，１０に示すように、レ
ーザ光を放射する活性層（５）と、前端面反射膜（１
０，１０２）及び後端面反射膜（９１，９２）とを有す
る共振器を備え、少なくとも上記前端面反射膜（１０，
１０２）または上記後端面反射膜（９１，９２）のいず
れか一方を、光密度により屈折率の変化する非線形光学
材料からなるものとし、上記非線形光学材料からなる端
面反射膜（９２，１０２）の膜厚ｄを、上記レーザ光の
波長λに対して、この非線形光学材料からなる端面反射
膜（９２，１０２）の屈折率をｎとして、
【００９２】
【数２８】
【００９３】としたものである。これにより、活性層
（５）内の電流注入領域と電流非注入領域との間におけ
る光閉じ込め率及び微分利得の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができ、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ
特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が得られる。従
って、この自励発振半導体レーザ装置においては、デバ
イス設計の余裕度を従来のものより大きくでき、また、
これにより自励発振半導体レーザ装置を安定に、歩留よ
く製造することができる。
（５）内の電流注入領域と電流非注入領域との間におけ
る光閉じ込め率及び微分利得の差によらずに、出射光が
高周波のパルス光となる自励発振を容易に生じさせるこ
とができ、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ
特性が良好な自励発振半導体レーザ装置が得られる。従
って、この自励発振半導体レーザ装置においては、デバ
イス設計の余裕度を従来のものより大きくでき、また、
これにより自励発振半導体レーザ装置を安定に、歩留よ
く製造することができる。
【００９４】構成２．この発明の実施の形態２における
半導体レーザ装置（請求項１０）は、図７，９，１０に
示すように、上記の構成１の半導体レーザ装置におい
て、上記端面反射膜（９２，１０２）を２−メチル−４
−ニトロアニリンからなるものとしたものである。これ
により、上記の２−メチル−４−ニトロアニリンからな
る端面反射膜（９２，１０２）を活性層（５）から放射
されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させる
ことができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
半導体レーザ装置（請求項１０）は、図７，９，１０に
示すように、上記の構成１の半導体レーザ装置におい
て、上記端面反射膜（９２，１０２）を２−メチル−４
−ニトロアニリンからなるものとしたものである。これ
により、上記の２−メチル−４−ニトロアニリンからな
る端面反射膜（９２，１０２）を活性層（５）から放射
されるレーザ光に対する可飽和吸収体として機能させる
ことができ、自励発振を容易に生じさせることができ
る。
【００９５】構成３．この発明の実施の形態２における
半導体レーザ装置（請求項１１）は、図７，９，１０に
示すように、上記の構成１の半導体レーザ装置におい
て、上記端面反射膜（９２，１０２）をＰＴＳポリジア
セチレンからなるものとしたものである。これにより、
上記のＰＴＳポリジアセチレンからなる端面反射膜（９
２，１０２）を活性層（５）から放射されるレーザ光に
対する可飽和吸収体として機能させることができ、自励
発振を容易に生じさせることができる。
半導体レーザ装置（請求項１１）は、図７，９，１０に
示すように、上記の構成１の半導体レーザ装置におい
て、上記端面反射膜（９２，１０２）をＰＴＳポリジア
セチレンからなるものとしたものである。これにより、
上記のＰＴＳポリジアセチレンからなる端面反射膜（９
２，１０２）を活性層（５）から放射されるレーザ光に
対する可飽和吸収体として機能させることができ、自励
発振を容易に生じさせることができる。
【００９６】実施例２．この発明の実施の形態２におけ
る一実施例について説明する。本実施例２による半導体
レーザ装置は、共振器の後端面の反射膜を、非線形光学
材料によって構成した自励発振半導体レーザ装置であ
る。図７に本実施例２による自励発振半導体レーザ装置
の斜視図を示す。なお、図１と同一部分には同一符号を
付して、詳しい説明は省略する。上記実施例１では、後
端面反射膜を可飽和吸収体で構成することにより、後端
面反射率Ｒr が光子密度Ｓが大きいときに小さくなるよ
うにしたが、本実施例２では、後端面反射膜９２をその
屈折率ｎ2が光子密度Ｓ2 に依存して変化する非線形光
学材料で構成している。ただし、後端面反射膜９２の膜
厚ｄ2 は、光子密度Ｓ2 が大きなときの屈折率ｎ2 に対
して、レーザ光の波長をλとして、
る一実施例について説明する。本実施例２による半導体
レーザ装置は、共振器の後端面の反射膜を、非線形光学
材料によって構成した自励発振半導体レーザ装置であ
る。図７に本実施例２による自励発振半導体レーザ装置
の斜視図を示す。なお、図１と同一部分には同一符号を
付して、詳しい説明は省略する。上記実施例１では、後
端面反射膜を可飽和吸収体で構成することにより、後端
面反射率Ｒr が光子密度Ｓが大きいときに小さくなるよ
うにしたが、本実施例２では、後端面反射膜９２をその
屈折率ｎ2が光子密度Ｓ2 に依存して変化する非線形光
学材料で構成している。ただし、後端面反射膜９２の膜
厚ｄ2 は、光子密度Ｓ2 が大きなときの屈折率ｎ2 に対
して、レーザ光の波長をλとして、
【００９７】
【数２９】
【００９８】となるように設定される。
【００９９】非線形光学材料の屈折率の光子密度依存性
の例として、図８に電界（大きさは√Ｓ2 に比例）に対
して３次の非線形性を有する非線形光学材料の屈折率ｎ
2 と光子密度Ｓ2 の関係を示す。上記の後端面反射膜９
２を構成する非線形光学材料としては、たとえば２−メ
チル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を用いればよい。
このＭＮＡは、上記の電界に対して３次の非線形性を有
する非線形光学材料の一つであり、例えば半導体レーザ
の発光領域を２μｍ×２μｍとすると、光出力が１０ｍ
Ｗではｎ2 ＝２．１，光出力０ｍＷではｎ2 ＝１．８と
なって、光子密度に依存して屈折率が変化する。
の例として、図８に電界（大きさは√Ｓ2 に比例）に対
して３次の非線形性を有する非線形光学材料の屈折率ｎ
2 と光子密度Ｓ2 の関係を示す。上記の後端面反射膜９
２を構成する非線形光学材料としては、たとえば２−メ
チル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を用いればよい。
このＭＮＡは、上記の電界に対して３次の非線形性を有
する非線形光学材料の一つであり、例えば半導体レーザ
の発光領域を２μｍ×２μｍとすると、光出力が１０ｍ
Ｗではｎ2 ＝２．１，光出力０ｍＷではｎ2 ＝１．８と
なって、光子密度に依存して屈折率が変化する。
【０１００】本実施例２による上記半導体レーザ装置の
製造方法は、半導体層の成長から劈開によるチップ分離
までの工程及び前端面反射膜１０を形成する工程に関し
ては、上記実施例１で説明した図２(a)-(g) に示した工
程と全く同じである。後端面反射膜９２は、上記のＭＮ
Ａをアセトン等の有機溶剤に溶かし、レーザの共振器の
後端面に塗布した後、加熱処理等により縮重合反応を生
じさせ、後端面にＭＮＡを固着させることにより形成さ
れる。
製造方法は、半導体層の成長から劈開によるチップ分離
までの工程及び前端面反射膜１０を形成する工程に関し
ては、上記実施例１で説明した図２(a)-(g) に示した工
程と全く同じである。後端面反射膜９２は、上記のＭＮ
Ａをアセトン等の有機溶剤に溶かし、レーザの共振器の
後端面に塗布した後、加熱処理等により縮重合反応を生
じさせ、後端面にＭＮＡを固着させることにより形成さ
れる。
【０１０１】次に、上記半導体レーザ装置の動作につい
て説明する。後端面反射膜の反射率Ｒr は、
て説明する。後端面反射膜の反射率Ｒr は、
【０１０２】
【数３０】
【０１０３】であり、後端面反射膜９２内の光子密度Ｓ
2 が大きい場合には、式(17)においてＭ＝０ とする
と、
2 が大きい場合には、式(17)においてＭ＝０ とする
と、
【０１０４】
【数３１】
【０１０５】となるから、ｒ1 ≒ｒ2 のときＲr は０
に近い値となる。一方、光子密度Ｓ2 が小さくなるとｎ
2 が小さくなり、後端面反射膜９２は低反射率の条件を
満たさなくなって、その反射率Ｒr は大きな値となる。
後端面反射膜９２内の光子密度Ｓ2 は、活性層５内部の
光子密度Ｓ1 との間に、
に近い値となる。一方、光子密度Ｓ2 が小さくなるとｎ
2 が小さくなり、後端面反射膜９２は低反射率の条件を
満たさなくなって、その反射率Ｒr は大きな値となる。
後端面反射膜９２内の光子密度Ｓ2 は、活性層５内部の
光子密度Ｓ1 との間に、
【０１０６】
【数３２】
【０１０７】の関係がある。従って、Ｓ1 の変化による
Ｓ2 ／Ｓ1 の変化は、Ｒr のＳ1 による変化と比較して
小さい。そこでＳ2 はＳ1 にほぼ比例すると考えてよ
い。ゆえに、活性層５内の光子密度Ｓ1 が大きくなると
Ｒr が小さくなり、Ｓ1 が小さくなるとＲr が大きくな
る。このため、前述のレート方程式(10)，(11)の解が、
上記実施例１で述べた場合と同様に不安定になり易く、
容易に自励発振が生じる。
Ｓ2 ／Ｓ1 の変化は、Ｒr のＳ1 による変化と比較して
小さい。そこでＳ2 はＳ1 にほぼ比例すると考えてよ
い。ゆえに、活性層５内の光子密度Ｓ1 が大きくなると
Ｒr が小さくなり、Ｓ1 が小さくなるとＲr が大きくな
る。このため、前述のレート方程式(10)，(11)の解が、
上記実施例１で述べた場合と同様に不安定になり易く、
容易に自励発振が生じる。
【０１０８】例えば、上記のように後端面反射膜９２が
ＭＮＡで構成されている場合、反射率Ｒr は、後端面反
射膜の膜厚ｄ2 を３／４λとすれば、光出力が１０ｍＷ
では２．５％，光出力が０ｍＷでは１６．８％と光出力
に依存して変化する。また、膜厚ｄ2 を５／４λとする
と、反射率Ｒr は、光出力１０ｍＷでは２．５％，０ｍ
Ｗでは２５％となり、その変化する幅を大きくすること
ができる。
ＭＮＡで構成されている場合、反射率Ｒr は、後端面反
射膜の膜厚ｄ2 を３／４λとすれば、光出力が１０ｍＷ
では２．５％，光出力が０ｍＷでは１６．８％と光出力
に依存して変化する。また、膜厚ｄ2 を５／４λとする
と、反射率Ｒr は、光出力１０ｍＷでは２．５％，０ｍ
Ｗでは２５％となり、その変化する幅を大きくすること
ができる。
【０１０９】以上のように、本実施例２においては、半
導体レーザ装置の共振器の後端面反射膜９２を非線形光
学材料で構成したため、活性層５内の電流注入領域と電
流非注入領域との間における光閉じ込め率Γ及び微分利
得Ｇ′の差によらずに、出射光が高周波のパルス光とな
る自励発振を容易に生じさせることができる。すなわ
ち、前述の従来の自励発振半導体レーザ装置と比較し
て、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ特性が
良好であり、かつ自励発振が容易に生じる半導体レーザ
装置が得られる。従って、本実施例による自励発振半導
体レーザ装置においては、デバイス設計の余裕度を従来
のものより大きくできる。また、これにより自励発振半
導体レーザ装置を安定に製造することが可能となり、そ
の歩留を向上させることができる。
導体レーザ装置の共振器の後端面反射膜９２を非線形光
学材料で構成したため、活性層５内の電流注入領域と電
流非注入領域との間における光閉じ込め率Γ及び微分利
得Ｇ′の差によらずに、出射光が高周波のパルス光とな
る自励発振を容易に生じさせることができる。すなわ
ち、前述の従来の自励発振半導体レーザ装置と比較し
て、横モード特性，しきい値電流特性等のレーザ特性が
良好であり、かつ自励発振が容易に生じる半導体レーザ
装置が得られる。従って、本実施例による自励発振半導
体レーザ装置においては、デバイス設計の余裕度を従来
のものより大きくできる。また、これにより自励発振半
導体レーザ装置を安定に製造することが可能となり、そ
の歩留を向上させることができる。
【０１１０】なお、上記半導体レーザ装置においては、
後端面反射膜９２を構成する非線形光学材料としてＭＮ
Ａを用いているが、これにＰＴＳポリジアセチレンを用
いてもよい。このＰＴＳポリジアセチレンも、上記の電
界に対して３次の非線形性を有する非線形光学材料の一
つである。この場合、光出力１０ｍＷと０ｍＷに対する
屈折率を計算すると、それぞれ２．９，１．９となり、
上記ＭＮＡを用いた場合と同様に、大きな屈折率差が得
られる。このＰＴＳポリジアセチレンからなる後端面反
射膜９２の形成方法は、上記のＭＮＡからなる後端面反
射膜の形成方法と同じである。
後端面反射膜９２を構成する非線形光学材料としてＭＮ
Ａを用いているが、これにＰＴＳポリジアセチレンを用
いてもよい。このＰＴＳポリジアセチレンも、上記の電
界に対して３次の非線形性を有する非線形光学材料の一
つである。この場合、光出力１０ｍＷと０ｍＷに対する
屈折率を計算すると、それぞれ２．９，１．９となり、
上記ＭＮＡを用いた場合と同様に、大きな屈折率差が得
られる。このＰＴＳポリジアセチレンからなる後端面反
射膜９２の形成方法は、上記のＭＮＡからなる後端面反
射膜の形成方法と同じである。
【０１１１】また、上記の半導体レーザ装置では、図７
に示したように後端面反射膜９２を非線形光学材料とし
たが、図９に示すように、前端面反射膜１０２を非線形
光学材料とした構成としてもよい。このときの半導体レ
ーザ装置の動作は、上記の後端面反射膜９２を非線形光
学材料とした半導体レーザ装置の動作と同様のものとな
り、レーザ特性が良好であり、かつ自励発振が容易に生
じる半導体レーザ装置が得られる。ただし、この場合
は、後端面反射膜９１に非線形光学材料ではないＳｉＯ
2 ／Ｓｉの多重積層膜等の反射率の高い材料を用いるこ
とができるため、出射されるレーザ光の強度を、図７に
示した半導体レーザ装置より大きくすることができる。
に示したように後端面反射膜９２を非線形光学材料とし
たが、図９に示すように、前端面反射膜１０２を非線形
光学材料とした構成としてもよい。このときの半導体レ
ーザ装置の動作は、上記の後端面反射膜９２を非線形光
学材料とした半導体レーザ装置の動作と同様のものとな
り、レーザ特性が良好であり、かつ自励発振が容易に生
じる半導体レーザ装置が得られる。ただし、この場合
は、後端面反射膜９１に非線形光学材料ではないＳｉＯ
2 ／Ｓｉの多重積層膜等の反射率の高い材料を用いるこ
とができるため、出射されるレーザ光の強度を、図７に
示した半導体レーザ装置より大きくすることができる。
【０１１２】また、前端面反射膜または後端面反射膜の
いずれか一方のみを非線形光学材料とするのではなく、
図１０に示すように、前端面反射膜１０２及び後端面反
射膜９２をともに非線形光学材料としてもよい。これに
よっても、図７に示した半導体レーザ装置と同様の効果
が得られる。
いずれか一方のみを非線形光学材料とするのではなく、
図１０に示すように、前端面反射膜１０２及び後端面反
射膜９２をともに非線形光学材料としてもよい。これに
よっても、図７に示した半導体レーザ装置と同様の効果
が得られる。
【図１】 この発明の第１の実施例による共振器の後端
面反射膜を可飽和吸収体とした自励発振半導体レーザ装
置を示す斜視図である。
面反射膜を可飽和吸収体とした自励発振半導体レーザ装
置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の第１の実施例による自励発振半導
体レーザ装置の製造方法を示す断面図（図２(a)-(e)
），及び斜視図（図２(f),(g) ）である。
体レーザ装置の製造方法を示す断面図（図２(a)-(e)
），及び斜視図（図２(f),(g) ）である。
【図３】 この発明の第１の実施例による自励発振半導
体レーザ装置の後端面反射膜及び活性層を拡大して示す
断面図である。
体レーザ装置の後端面反射膜及び活性層を拡大して示す
断面図である。
【図４】 可飽和吸収体の吸収係数と光強度（光子密
度）との関係を示す図である。
度）との関係を示す図である。
【図５】 この発明の第１の実施例による共振器の前端
面反射膜を可飽和吸収体とした自励発振半導体レーザ装
置を示す斜視図である。
面反射膜を可飽和吸収体とした自励発振半導体レーザ装
置を示す斜視図である。
【図６】 この発明の第１の実施例による共振器の後端
面反射膜と前端面反射膜をともに可飽和吸収体とした自
励発振半導体レーザ装置を示す斜視図である。
面反射膜と前端面反射膜をともに可飽和吸収体とした自
励発振半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図７】 この発明の第２の実施例による共振器の後端
面反射膜を非線形光学材料とした自励発振半導体レーザ
装置を示す斜視図である。
面反射膜を非線形光学材料とした自励発振半導体レーザ
装置を示す斜視図である。
【図８】 ３次の非線形光学効果を有する非線形光学材
料の屈折率と光子密度の関係を示す図である。
料の屈折率と光子密度の関係を示す図である。
【図９】 この発明の第２の実施例による共振器の前端
面反射膜を非線形光学材料とした自励発振半導体レーザ
装置を示す斜視図である。
面反射膜を非線形光学材料とした自励発振半導体レーザ
装置を示す斜視図である。
【図１０】 この発明の第２の実施例による共振器の後
端面反射膜と前端面反射膜をともに非線形光学材料とし
た自励発振半導体レーザ装置を示す斜視図である。
端面反射膜と前端面反射膜をともに非線形光学材料とし
た自励発振半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１１】 従来の自励発振半導体レーザ装置を示す断
面図である。
面図である。
１ ｐ側電極，２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層，３ ｎ
−ＧａＡｓ電流ブロック層，４ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層，５ ＡｌＧａＡｓ活性層，５ａ 電流注入領
域，５ｂ 電流非注入領域，６ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層，７ ｎ−ＧａＡｓ基板，８ ｎ側電極，９ 可
飽和吸収体からなる後端面反射膜，１０前端面反射膜，
１１ Ａｕメッキ層，２１ ｐ−ＧａＡｓキャップ
層，３０ ＳｉＯＮ膜，９１ 後端面反射膜，９２ 非
線形光学材料からなる後端面反射膜，１０１ 可飽和吸
収体からなる前端面反射膜，１０２ 非線形光学材料か
らなる前端面反射膜。
−ＧａＡｓ電流ブロック層，４ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層，５ ＡｌＧａＡｓ活性層，５ａ 電流注入領
域，５ｂ 電流非注入領域，６ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層，７ ｎ−ＧａＡｓ基板，８ ｎ側電極，９ 可
飽和吸収体からなる後端面反射膜，１０前端面反射膜，
１１ Ａｕメッキ層，２１ ｐ−ＧａＡｓキャップ
層，３０ ＳｉＯＮ膜，９１ 後端面反射膜，９２ 非
線形光学材料からなる後端面反射膜，１０１ 可飽和吸
収体からなる前端面反射膜，１０２ 非線形光学材料か
らなる前端面反射膜。
Claims (11)
- 【請求項１】 レーザ光を放射する活性層と、前端面反
射膜及び後端面反射膜とを有する共振器を備えた半導体
レーザ装置において、 少なくとも上記前端面反射膜または上記後端面反射膜の
いずれか一方が、上記レーザ光に対する可飽和吸収体か
らなり、 上記可飽和吸収体からなる端面反射膜の膜厚ｄが、上記
レーザ光の波長λに対して、上記可飽和吸収体からなる
端面反射膜の屈折率をｎとして、 【数１】 であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＡｌＧａＡｓであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半導
体レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＡｌＧａＩｎＰであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＩｎＰからなることを特徴とする半
導体レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＡｌＧａＩｎＰであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半導
体レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＺｎＭｇＳＳｅまたはＺ
ｎＭｇＣｄＳＳｅであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰからなる
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＩｎＧａＡｓＰであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＩｎＧａＡｓＰからなることを特徴とする半
導体レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａ
ＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，またはＺｎＭｇＣｄＳＳｅの
いずれかであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＩｎＧａＡｓＰからなることを特徴とする半
導体レーザ装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、 上記活性層を構成する材料は、ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａ
ＩｎＰ，ＺｎＭｇＳＳｅ，ＺｎＭｇＣｄＳＳｅまたはＩ
ｎＧａＡｓＰのいずれかであり、 上記端面反射膜を構成する可飽和吸収体は、そのバンド
ギャップが上記活性層を構成する材料のバンドギャップ
以下であるＧｅからなることを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項９】 レーザ光を放射する活性層と、前端面反
射膜及び後端面反射膜とを有する共振器を備えた半導体
レーザ装置において、 少なくとも上記前端面反射膜または上記後端面反射膜の
いずれか一方が、光密度により屈折率の変化する非線形
光学材料からなり、 上記非線形光学材料からなる端面反射膜の膜厚ｄが、上
記レーザ光の波長λに対して、上記非線形光学材料から
なる端面反射膜の屈折率をｎとして、 【数２】 であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体レーザ装置に
おいて、 上記端面反射膜を構成する非線形光学材料は、２−メチ
ル−４−ニトロアニリンであることを特徴とする半導体
レーザ装置。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の半導体レーザ装置に
おいて、 上記端面反射膜を構成する非線形光学材料は、ＰＴＳポ
リジアセチレンであることを特徴とする半導体レーザ装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7327028A JPH09167873A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 半導体レーザ装置 |
| US08/667,819 US5721752A (en) | 1995-12-15 | 1996-06-20 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7327028A JPH09167873A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167873A true JPH09167873A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18194510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7327028A Pending JPH09167873A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5721752A (ja) |
| JP (1) | JPH09167873A (ja) |
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| JP2005322881A (ja) * | 2004-04-06 | 2005-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ素子 |
| JP2008022014A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Sharp Corp | 窒化物半導体を加工してなる発光デバイスの処理方法 |
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| JP2018006396A (ja) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | ウシオ電機株式会社 | 半導体レーザ素子および半導体レーザ装置 |
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| JP2002261379A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体デバイスおよびそれを応用した光半導体デバイス |
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| US4751708A (en) * | 1982-03-29 | 1988-06-14 | International Business Machines Corporation | Semiconductor injection lasers |
| US4732783A (en) * | 1985-11-13 | 1988-03-22 | Hoechst Celanese Corporation | Organic nonlinear optical media |
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1995
- 1995-12-15 JP JP7327028A patent/JPH09167873A/ja active Pending
-
1996
- 1996-06-20 US US08/667,819 patent/US5721752A/en not_active Expired - Fee Related
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| US5721752A (en) | 1998-02-24 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040819 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |