JPH10163563A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH10163563A JPH10163563A JP8319309A JP31930996A JPH10163563A JP H10163563 A JPH10163563 A JP H10163563A JP 8319309 A JP8319309 A JP 8319309A JP 31930996 A JP31930996 A JP 31930996A JP H10163563 A JPH10163563 A JP H10163563A
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- semiconductor laser
- injection region
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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
- H01S5/10—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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/1082—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 with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流非注入領域を有する半導体レーザのモー
ドホッピングの挙動の安定性を図る。 【解決手段】 半導体レーザの活性層４の両端面に電流
非注入領域２が形成され、電流非注入領域１と電流注入
領域２との界面２Ａは、活性層４の面内において光軸に
直交する方向から１０〜１５゜程度の傾斜を有する。レ
ーザ反射光３Ａが活性層４から排除され、素子長のみで
規定されるファブリペローモードのみが存在する。この
ため、従来の半導体レーザ形成された複数の共振器長に
起因するリップルが消滅する。ＣＯＤレベルが高いとい
う、電流非注入領域を有する半導体レーザ素子の特徴を
生かしたまま、電流非注入領域を有しない半導体レーザ
と同様に、モードホッピングにおける挙動が安定する。
ドホッピングの挙動の安定性を図る。 【解決手段】 半導体レーザの活性層４の両端面に電流
非注入領域２が形成され、電流非注入領域１と電流注入
領域２との界面２Ａは、活性層４の面内において光軸に
直交する方向から１０〜１５゜程度の傾斜を有する。レ
ーザ反射光３Ａが活性層４から排除され、素子長のみで
規定されるファブリペローモードのみが存在する。この
ため、従来の半導体レーザ形成された複数の共振器長に
起因するリップルが消滅する。ＣＯＤレベルが高いとい
う、電流非注入領域を有する半導体レーザ素子の特徴を
生かしたまま、電流非注入領域を有しない半導体レーザ
と同様に、モードホッピングにおける挙動が安定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、特に、活性層ストライプの光軸方向の一部分に電流
非注入領域を有する半導体レーザの改良に関する。
し、特に、活性層ストライプの光軸方向の一部分に電流
非注入領域を有する半導体レーザの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エルビウム（Ｅr）添加ファイバ
を用いた光増幅器が広範囲に用いられるようになってい
る。この形式の光増幅器では、従来から、励起用の光源
として、１．４８μｍ又は０．９８μｍで発振する高出
力の半導体レーザが用いられており、利用が広範囲に広
がったことから、光源に対する高出力化の要請が益々高
まっている。
を用いた光増幅器が広範囲に用いられるようになってい
る。この形式の光増幅器では、従来から、励起用の光源
として、１．４８μｍ又は０．９８μｍで発振する高出
力の半導体レーザが用いられており、利用が広範囲に広
がったことから、光源に対する高出力化の要請が益々高
まっている。
【０００３】ところで、半導体レーザを高い出力で駆動
すると、レーザ端面が溶融し、レーザ素子が突然に使用
不能となる現象（ＣＯＤ：Catastorophic Optical Dama
ge）が発生することが知られている。ＣＯＤ現象は、励
起用高出力半導体レーザの更なる高出力化を阻害する要
因の一つとなっている。
すると、レーザ端面が溶融し、レーザ素子が突然に使用
不能となる現象（ＣＯＤ：Catastorophic Optical Dama
ge）が発生することが知られている。ＣＯＤ現象は、励
起用高出力半導体レーザの更なる高出力化を阻害する要
因の一つとなっている。
【０００４】ＣＯＤ発生のメカニズムとしては、半導体
レーザの非発光再結合電流によって活性層の端面部で温
度が上昇すると、その活性層部分でバンドギャップが狭
くなり、そのバンドギャップが狭くなった活性層部分で
より多くの光が吸収されて更に温度が上昇することによ
り、劣化が加速されるものと考えられている。つまり、
端面に存在する非発光再結合中心がＣＯＤ発生の核とな
る。
レーザの非発光再結合電流によって活性層の端面部で温
度が上昇すると、その活性層部分でバンドギャップが狭
くなり、そのバンドギャップが狭くなった活性層部分で
より多くの光が吸収されて更に温度が上昇することによ
り、劣化が加速されるものと考えられている。つまり、
端面に存在する非発光再結合中心がＣＯＤ発生の核とな
る。
【０００５】そこで、ＣＯＤ対策のひとつとして、図９
に示すように、半導体レーザの出力側端面近傍又は双方
の端面近傍の非常にわずかな部分（例えば光軸方向の長
さ２５μｍの部分）を電流非注入領域５１とする方法が
用いられている。符号５２は、活性層ストライプを示
す。このように、端面に電流非注入領域５１を有するレ
ーザ素子では、非発光再結合電流成分が存在しないの
で、これによる温度上昇が発生せず、したがってＣＯＤ
レベルが高く維持できるものである。
に示すように、半導体レーザの出力側端面近傍又は双方
の端面近傍の非常にわずかな部分（例えば光軸方向の長
さ２５μｍの部分）を電流非注入領域５１とする方法が
用いられている。符号５２は、活性層ストライプを示
す。このように、端面に電流非注入領域５１を有するレ
ーザ素子では、非発光再結合電流成分が存在しないの
で、これによる温度上昇が発生せず、したがってＣＯＤ
レベルが高く維持できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体レーザ
では、注入電流を増していくと、利得ピークが少しずつ
短波長側にシフトしていくため、軸方向の発振モード
が、近接したファブリペローモードに跳ぶ現象、いわゆ
るモードホッピングが生じる。このモードホッピングに
よる波長飛びの間隔は、一般に、共振器長で規定される
モード間隔に一致している。
では、注入電流を増していくと、利得ピークが少しずつ
短波長側にシフトしていくため、軸方向の発振モード
が、近接したファブリペローモードに跳ぶ現象、いわゆ
るモードホッピングが生じる。このモードホッピングに
よる波長飛びの間隔は、一般に、共振器長で規定される
モード間隔に一致している。
【０００７】ところが、前記電流非注入領域を有する半
導体レーザでは、モードホッピングの間隔が、共振器長
で規定される波長跳びの大きさの数十倍にも達すること
が観測されている。つまり、電流非注入領域を有しない
レーザ素子では、注入電流の増加と共に、発振波長が少
しずつ短波長側に跳んで行くのに対して、電流非注入領
域を有する素子では、注入電流を増加してもしばらくは
発振波長に変化がなく、ある段階でいきなり短波長側に
大きく波長飛びを起こすのである。このような大きな波
長跳びは、半導体レーザの発振モードを不安定にする。
導体レーザでは、モードホッピングの間隔が、共振器長
で規定される波長跳びの大きさの数十倍にも達すること
が観測されている。つまり、電流非注入領域を有しない
レーザ素子では、注入電流の増加と共に、発振波長が少
しずつ短波長側に跳んで行くのに対して、電流非注入領
域を有する素子では、注入電流を増加してもしばらくは
発振波長に変化がなく、ある段階でいきなり短波長側に
大きく波長飛びを起こすのである。このような大きな波
長跳びは、半導体レーザの発振モードを不安定にする。
【０００８】つまり、電流非注入領域を有する半導体レ
ーザは、ＣＯＤレベルが高いという利点は有するもの
の、発振モードが注入電流に対して非常に不安定であ
り、このため、励起用光源としては採用し難いという問
題があった。
ーザは、ＣＯＤレベルが高いという利点は有するもの
の、発振モードが注入電流に対して非常に不安定であ
り、このため、励起用光源としては採用し難いという問
題があった。
【０００９】従って、本発明は、電流非注入領域を有す
る半導体レーザを改良することにより、ＣＯＤレベルが
高く且つ注入電流に対して発振モードが安定であり、Ｅ
r添加ファイバを用いた光増幅器の励起用光源として好
適な高出力半導体レーザを提供することを目的とする。
る半導体レーザを改良することにより、ＣＯＤレベルが
高く且つ注入電流に対して発振モードが安定であり、Ｅ
r添加ファイバを用いた光増幅器の励起用光源として好
適な高出力半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体レーザは、活性層ストライプの光軸
方向に順次に配設された電流注入領域及び電流非注入領
域を有する半導体レーザにおいて、前記電流注入領域と
電流非注入領域との間の境界が、活性層の面内において
前記光軸に直交する方向から所定の傾きを有することを
特徴とする。
に、本発明の半導体レーザは、活性層ストライプの光軸
方向に順次に配設された電流注入領域及び電流非注入領
域を有する半導体レーザにおいて、前記電流注入領域と
電流非注入領域との間の境界が、活性層の面内において
前記光軸に直交する方向から所定の傾きを有することを
特徴とする。
【００１１】前記電流非注入領域は、一般に、光軸方向
の半導体レーザの双方の端面の近傍に、又は、出力側の
端面に配設される。
の半導体レーザの双方の端面の近傍に、又は、出力側の
端面に配設される。
【００１２】前記電流注入領域と電流非注入領域との間
の境界は、活性層に電流を注入する電極の光軸方向の端
面形状で規定することができ、或いは、活性層に電流を
注入する電極と活性層との間に配設される絶縁層の光軸
方向の端面形状で規定することもでき、更には、活性層
ストライプの光軸方向の端面形状で規定することも出来
る。
の境界は、活性層に電流を注入する電極の光軸方向の端
面形状で規定することができ、或いは、活性層に電流を
注入する電極と活性層との間に配設される絶縁層の光軸
方向の端面形状で規定することもでき、更には、活性層
ストライプの光軸方向の端面形状で規定することも出来
る。
【００１３】ここで、本発明の半導体レーザの材料に特
に限定はなく、ＧaＡs系、ＩnＰ系、ＧaＰ系、ＧaＮ系
等の化合物半導体材料が使用できる。
に限定はなく、ＧaＡs系、ＩnＰ系、ＧaＰ系、ＧaＮ系
等の化合物半導体材料が使用できる。
【００１４】本発明者らは、上記のように、電流注入領
域と電流非注入領域との境界を、活性層の面内において
光軸に直交する方向から傾けることにより、前記境界で
反射する光成分をレーザ共振から排除することによって
前記モードホッピングの問題を解決することに着目し、
本発明を成すに至ったものである。以下、この原理につ
いて更に詳細に説明する。
域と電流非注入領域との境界を、活性層の面内において
光軸に直交する方向から傾けることにより、前記境界で
反射する光成分をレーザ共振から排除することによって
前記モードホッピングの問題を解決することに着目し、
本発明を成すに至ったものである。以下、この原理につ
いて更に詳細に説明する。
【００１５】半導体レーザで、レーザ活性層に電流が注
入されると、プラズマ効果により活性層の屈折率が低下
する。従って、活性層の電流が注入されている領域（電
流注入領域）と電流が注入されていない領域（電流非注
入領域）との間には、わずかながら屈折率差が生ずる。
このため、電流非注入領域を有する従来の素子では、電
流注入領域と電流非注入領域との間の界面（以下、電流
注入／非注入界面と呼ぶ）にも等価的に反射面が存在す
ることとなる。
入されると、プラズマ効果により活性層の屈折率が低下
する。従って、活性層の電流が注入されている領域（電
流注入領域）と電流が注入されていない領域（電流非注
入領域）との間には、わずかながら屈折率差が生ずる。
このため、電流非注入領域を有する従来の素子では、電
流注入領域と電流非注入領域との間の界面（以下、電流
注入／非注入界面と呼ぶ）にも等価的に反射面が存在す
ることとなる。
【００１６】例えば、図９の従来の半導体レーザの平面
図に示したように、光軸方向の長さ２５μｍの電流非注
入領域を両端に有する、素子長８００μｍの従来の共振
器を製作した場合には、この素子長８００μｍの本来の
共振器に加えて、図に示した７７５μｍ及び７５０μｍ
の２つの共振器が存在する。電流非注入領域を有する半
導体レーザでは、これら３つの共振器長で決定されるフ
ァブリペローモードが混在することに起因する一種のう
なりが、ファブリペローモードのリップルに対応すると
考えられる。
図に示したように、光軸方向の長さ２５μｍの電流非注
入領域を両端に有する、素子長８００μｍの従来の共振
器を製作した場合には、この素子長８００μｍの本来の
共振器に加えて、図に示した７７５μｍ及び７５０μｍ
の２つの共振器が存在する。電流非注入領域を有する半
導体レーザでは、これら３つの共振器長で決定されるフ
ァブリペローモードが混在することに起因する一種のう
なりが、ファブリペローモードのリップルに対応すると
考えられる。
【００１７】本発明に従って、例えば図１の原理図に示
す例のように、電流が注入される領域（電流注入領域）
１と注入されない領域（非注入領域）２との活性層面内
における境界２Ａを、光の進行方向３と直交する方向か
ら僅かに傾けると、電流注入／非注入界面２Ａでの反射
光３Ａの内、活性層ストライプ４に結合する反射光成分
が減少する。従って、この半導体レーザでは、素子長の
みで規定されるファブリペローモードのみが存在するこ
とになり、従来の半導体レーザ形成された複数の共振器
長に起因するリップルが消滅する。これにより、ＣＯＤ
レベルが高いという、電流非注入領域を有する半導体レ
ーザ素子の特徴を生かしたまま、電流非注入領域を有し
ない半導体レーザと同様に、モードホッピングにおける
挙動が安定する。
す例のように、電流が注入される領域（電流注入領域）
１と注入されない領域（非注入領域）２との活性層面内
における境界２Ａを、光の進行方向３と直交する方向か
ら僅かに傾けると、電流注入／非注入界面２Ａでの反射
光３Ａの内、活性層ストライプ４に結合する反射光成分
が減少する。従って、この半導体レーザでは、素子長の
みで規定されるファブリペローモードのみが存在するこ
とになり、従来の半導体レーザ形成された複数の共振器
長に起因するリップルが消滅する。これにより、ＣＯＤ
レベルが高いという、電流非注入領域を有する半導体レ
ーザ素子の特徴を生かしたまま、電流非注入領域を有し
ない半導体レーザと同様に、モードホッピングにおける
挙動が安定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態例を述べる前
に、本発明の理解を容易にするために、図２のスペクト
ル図を参照し、本発明者らが発見した、上記ファブリペ
ローモードが現れる現象について更に詳細に説明する。
に、本発明の理解を容易にするために、図２のスペクト
ル図を参照し、本発明者らが発見した、上記ファブリペ
ローモードが現れる現象について更に詳細に説明する。
【００１９】図２（ａ）は、電流非注入領域を有しない
素子長７５０μｍの半導体レーザの発光スペクトルを示
すもので、しきい値電流の０．９倍のバイアス電流下に
おいて測定した結果である。横軸は波長（ｎｍ）を、縦
軸は利得（ｄＢ）を夫々示している。スペクトル形状
は、全体としてなだらかな山形を示し、活性層媒質の利
得プロファイルをほぼ反映している。図２（ｂ）は、同
図（ａ）の波長軸Ａ（0.976ｎｍ）附近を拡大して、ス
ペクトルの微細構造を示すものである。測定したレーザ
の素子長７５０μｍで決定される波長間隔である０．１
８ｎｍ（ｄ）ごとにファブリペローモードが観測され
る。
素子長７５０μｍの半導体レーザの発光スペクトルを示
すもので、しきい値電流の０．９倍のバイアス電流下に
おいて測定した結果である。横軸は波長（ｎｍ）を、縦
軸は利得（ｄＢ）を夫々示している。スペクトル形状
は、全体としてなだらかな山形を示し、活性層媒質の利
得プロファイルをほぼ反映している。図２（ｂ）は、同
図（ａ）の波長軸Ａ（0.976ｎｍ）附近を拡大して、ス
ペクトルの微細構造を示すものである。測定したレーザ
の素子長７５０μｍで決定される波長間隔である０．１
８ｎｍ（ｄ）ごとにファブリペローモードが観測され
る。
【００２０】図２（ｃ）に、電流非注入領域を有する従
来型の半導体レーザで、双方のレーザ端面の近傍にそれ
ぞれ光軸方向の長さ２５μｍの電流非注入領域を有す
る、共振器長８００μｍの半導体レーザの発光スペクト
ルを示した。同図（ａ）と同様に、しきい値の０．９倍
のバイアス電流下で測定した結果である。スペクトル形
状は、大まかには活性層媒質の利得プロファイルを反映
しているものの、図（ａ）と比較すると明らかなよう
に、スペクトルに緩やかなリップルが生じていることが
理解できる。図（ｃ）の波長軸Ａ（0.972ｎｍ）附近を
拡大した同図（ｄ）を参照すると、共振器長８００μｍ
で決定される短い波長間隔である０．１７ｎｍ（ｄ）の
ファブリペローモードによるピークに加えて、このファ
ブリペローモードの振幅が長い波長間隔（周期）で変動
する緩やかなリップルが明らかに観測できる。
来型の半導体レーザで、双方のレーザ端面の近傍にそれ
ぞれ光軸方向の長さ２５μｍの電流非注入領域を有す
る、共振器長８００μｍの半導体レーザの発光スペクト
ルを示した。同図（ａ）と同様に、しきい値の０．９倍
のバイアス電流下で測定した結果である。スペクトル形
状は、大まかには活性層媒質の利得プロファイルを反映
しているものの、図（ａ）と比較すると明らかなよう
に、スペクトルに緩やかなリップルが生じていることが
理解できる。図（ｃ）の波長軸Ａ（0.972ｎｍ）附近を
拡大した同図（ｄ）を参照すると、共振器長８００μｍ
で決定される短い波長間隔である０．１７ｎｍ（ｄ）の
ファブリペローモードによるピークに加えて、このファ
ブリペローモードの振幅が長い波長間隔（周期）で変動
する緩やかなリップルが明らかに観測できる。
【００２１】電流非注入領域を有しない半導体レーザで
は、レーザ発振後に注入電流を増加させていくと、利得
プロファイルは短波長側にシフトしていき、利得ピーク
波長に最も近いファブリペローモードで選択的に発振す
る。このモードホッピングの波長間隔は、共振器長７５
０μｍで定まる０．１８ｎｍである。一方、電流非注入
領域を有する半導体レーザでは、レーザ発振後に注入電
流を増加させていくと、利得プロファイルは短波長側に
シフトするものの、ファブリペローモードに緩やかなリ
ップルがあるので、利得ピーク波長がこの緩やかなリッ
プルの隣のピークに近づくまで波長は変化せず、そこで
大きな変化を示す。この緩やかなリップルの隣のピーク
波長付近のモードにホッピングするときの波長変化は、
緩やかなリップルのピーク波長間隔である３ｎｍ程度で
あった。このように、半導体レーザにおけるモードホッ
ピングの挙動は、しきい値以下のスペクトルと密接に関
連している。
は、レーザ発振後に注入電流を増加させていくと、利得
プロファイルは短波長側にシフトしていき、利得ピーク
波長に最も近いファブリペローモードで選択的に発振す
る。このモードホッピングの波長間隔は、共振器長７５
０μｍで定まる０．１８ｎｍである。一方、電流非注入
領域を有する半導体レーザでは、レーザ発振後に注入電
流を増加させていくと、利得プロファイルは短波長側に
シフトするものの、ファブリペローモードに緩やかなリ
ップルがあるので、利得ピーク波長がこの緩やかなリッ
プルの隣のピークに近づくまで波長は変化せず、そこで
大きな変化を示す。この緩やかなリップルの隣のピーク
波長付近のモードにホッピングするときの波長変化は、
緩やかなリップルのピーク波長間隔である３ｎｍ程度で
あった。このように、半導体レーザにおけるモードホッ
ピングの挙動は、しきい値以下のスペクトルと密接に関
連している。
【００２２】以下、本発明の実施形態例に基づいて本発
明を更に詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施
形態例の半導体レーザの斜視図で、リッジ型半導体レー
ザの両端面の近傍に、端面が傾斜した約２５μｍ長さ
（光軸方向長さ）の電流非注入領域を有する例を示して
いる。
明を更に詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施
形態例の半導体レーザの斜視図で、リッジ型半導体レー
ザの両端面の近傍に、端面が傾斜した約２５μｍ長さ
（光軸方向長さ）の電流非注入領域を有する例を示して
いる。
【００２３】ｎ型ＧaＡs基板（ｎ−ＧaＡs基板、以下同
様）１１上に、ｎ−ＡlＧaＡs下部クラッド層１２、Ａl
ＧaＡs（ＳＣＨ）層（図示せず）、ＩnＧaＡs量子井戸
活性層１３、ＳＣＨ層（図示せず）、ｐ−ＡlＧaＡs上
部クラッド層１４、及び、ｐ−ＧaＡsコンタクト層１５
を順次に積層する。ｐ−ＧaＡsコンタクト層１５から上
部クラッド層１４の途中迄をエッチングすることで、光
軸方向に延びるリッジ構造のストライプ１６を形成した
後に、上部電極１７及び下部電極１８を夫々上面及び下
面に積層して、ストライプ１ｂ上のコンタクト層１５の
うち上部電極１７の存在しない領域をエッチングにより
除去して、半導体レーザ素子１０を得る。上部電極１７
の光軸方向の端面１７Ａ、１７Ｂを、ストライプ１６と
直交する方向から所定角度（１０度）だけ傾け、その端
面１７Ａ、１７Ｂの形状によって、電流注入領域と電流
非注入領域との境界を形成する。同図の例では、上部電
極１７の相互に対向する端面１７Ａ、１７Ｂは平行に形
成してある。レーザの共振器長は、８００μｍとした。
様）１１上に、ｎ−ＡlＧaＡs下部クラッド層１２、Ａl
ＧaＡs（ＳＣＨ）層（図示せず）、ＩnＧaＡs量子井戸
活性層１３、ＳＣＨ層（図示せず）、ｐ−ＡlＧaＡs上
部クラッド層１４、及び、ｐ−ＧaＡsコンタクト層１５
を順次に積層する。ｐ−ＧaＡsコンタクト層１５から上
部クラッド層１４の途中迄をエッチングすることで、光
軸方向に延びるリッジ構造のストライプ１６を形成した
後に、上部電極１７及び下部電極１８を夫々上面及び下
面に積層して、ストライプ１ｂ上のコンタクト層１５の
うち上部電極１７の存在しない領域をエッチングにより
除去して、半導体レーザ素子１０を得る。上部電極１７
の光軸方向の端面１７Ａ、１７Ｂを、ストライプ１６と
直交する方向から所定角度（１０度）だけ傾け、その端
面１７Ａ、１７Ｂの形状によって、電流注入領域と電流
非注入領域との境界を形成する。同図の例では、上部電
極１７の相互に対向する端面１７Ａ、１７Ｂは平行に形
成してある。レーザの共振器長は、８００μｍとした。
【００２４】図４は、上記半導体レーザをしきい値の
０．９倍でバイアスした状態でのスペクトルの詳細を、
図２（ｂ）及び（ｄ）と同様に示している。電流非注入
領域と注入領域との境界を、活性層の面内においてスト
ライプに直交する方向から１０度傾けた構成により、フ
ァブリペローモードの微細構造はほぼ平坦となり、緩や
かなリップルが消滅したことが理解できる。発振後のモ
ードホッピングの間隔（ｄ）は、０．１７ｎｍであり、
共振器長８００μｍで決定される値とほぼ一致した。Ｃ
ＯＤレベルは充分に高く、電流非注入領域を有する半導
体レーザの特長が維持された。
０．９倍でバイアスした状態でのスペクトルの詳細を、
図２（ｂ）及び（ｄ）と同様に示している。電流非注入
領域と注入領域との境界を、活性層の面内においてスト
ライプに直交する方向から１０度傾けた構成により、フ
ァブリペローモードの微細構造はほぼ平坦となり、緩や
かなリップルが消滅したことが理解できる。発振後のモ
ードホッピングの間隔（ｄ）は、０．１７ｎｍであり、
共振器長８００μｍで決定される値とほぼ一致した。Ｃ
ＯＤレベルは充分に高く、電流非注入領域を有する半導
体レーザの特長が維持された。
【００２５】上記実施形態例では、共振器端面の近傍に
上部電極を形成しない領域を設けることで電流非注入領
域を形成した例を示した。しかし、その他にも、例えば
図５に示すように、リッジ構造のストライプ１６を形成
した後に、半導体レーザの双方の端面近傍に傾斜した縁
部を有するＳiＮやＳiＯ2などの絶縁膜パターン２１を
形成して、その下部を電流非注入領域２１とすることに
より、傾斜した電流注入／非注入界面１７Ａ、１７Ｂを
形成することが出来る。この場合、全面に上部電極を形
成する。
上部電極を形成しない領域を設けることで電流非注入領
域を形成した例を示した。しかし、その他にも、例えば
図５に示すように、リッジ構造のストライプ１６を形成
した後に、半導体レーザの双方の端面近傍に傾斜した縁
部を有するＳiＮやＳiＯ2などの絶縁膜パターン２１を
形成して、その下部を電流非注入領域２１とすることに
より、傾斜した電流注入／非注入界面１７Ａ、１７Ｂを
形成することが出来る。この場合、全面に上部電極を形
成する。
【００２６】また、上記実施形態例及び図５では、対向
する電流注入／非注入端面が相互に平行な例を挙げた
が、必ずしも双方の端面を平行とすることまでは要しな
く、例えば、図５に代えて、図６に示すように、絶縁膜
パターン２１の端面を、光軸方向の中心線に関して軸対
称に形成し、電流非注入領域を形成しててもよい。更
に、これに代えて、一方の端面の近傍にのみ電流非注入
領域を設けてもよい。
する電流注入／非注入端面が相互に平行な例を挙げた
が、必ずしも双方の端面を平行とすることまでは要しな
く、例えば、図５に代えて、図６に示すように、絶縁膜
パターン２１の端面を、光軸方向の中心線に関して軸対
称に形成し、電流非注入領域を形成しててもよい。更
に、これに代えて、一方の端面の近傍にのみ電流非注入
領域を設けてもよい。
【００２７】図７は、本発明の第２の実施形態例の半導
体レーザの平面図であり、図８（ａ）及び（ｂ）は夫
々、図７のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面である。本実施形態
例の半導体レーザ３０は、埋込型半導体レーザの双方の
端面近傍に活性層のない領域を形成し、いわゆる窓構造
の活性層３３を有するレーザ素子として形成した例であ
る。
体レーザの平面図であり、図８（ａ）及び（ｂ）は夫
々、図７のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面である。本実施形態
例の半導体レーザ３０は、埋込型半導体レーザの双方の
端面近傍に活性層のない領域を形成し、いわゆる窓構造
の活性層３３を有するレーザ素子として形成した例であ
る。
【００２８】本実施形態例の半導体レーザ３０は、図８
（ａ）及び（ｂ）において、ｎ−ＧaＡs基板３１上に、
ｎ−ＡlＧaＡs下部クラッド層３２、ＳＣＨ層（図示せ
ず）、ＩnＧaＡs量子井戸活性層３３、ＳＣＨ層（図示
せず）、ｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３４、及び、ｐ−Ｇa
Ａsギャップ層を順次に積層した後に、ＳiＮなどをマス
クにして、下部クラッド層３２の途中から上の積層を、
図７に示すように量子井戸活性層３３の双方の端面３３
Ａ、３３ｂを光軸と直交する方向から１５度傾けて、エ
ッチングする。ＳiＮマスクを付けたままで、ｎ−ＡlＧ
aＡs電流閉込め層３５及びｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３
６を埋込成長法で順次に形成する。ＳiＮマスクを除去
した後に、追加のｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３６、及
び、ＧaＡsコンタクト層３７を順次に積層し、更に、上
部電極３８及び下部電極３９を夫々上面及び下面に積層
して半導体レーザを得る。
（ａ）及び（ｂ）において、ｎ−ＧaＡs基板３１上に、
ｎ−ＡlＧaＡs下部クラッド層３２、ＳＣＨ層（図示せ
ず）、ＩnＧaＡs量子井戸活性層３３、ＳＣＨ層（図示
せず）、ｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３４、及び、ｐ−Ｇa
Ａsギャップ層を順次に積層した後に、ＳiＮなどをマス
クにして、下部クラッド層３２の途中から上の積層を、
図７に示すように量子井戸活性層３３の双方の端面３３
Ａ、３３ｂを光軸と直交する方向から１５度傾けて、エ
ッチングする。ＳiＮマスクを付けたままで、ｎ−ＡlＧ
aＡs電流閉込め層３５及びｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３
６を埋込成長法で順次に形成する。ＳiＮマスクを除去
した後に、追加のｐ−ＡlＧaＡsクラッド層３６、及
び、ＧaＡsコンタクト層３７を順次に積層し、更に、上
部電極３８及び下部電極３９を夫々上面及び下面に積層
して半導体レーザを得る。
【００２９】上記第２の実施形態例及び従来型の窓構造
の半導体レーザを試作して、それらの特性を試験したと
ころ、活性層の端面が光軸と直交方向である従来の窓構
造では、モードホッピング間隔が大きかったのに対し、
本実施形態例では、先の実施形態例と同様に、素子長に
対応するモードホッピングの波長跳び間隔が得られ、モ
ード安定性が向上した。
の半導体レーザを試作して、それらの特性を試験したと
ころ、活性層の端面が光軸と直交方向である従来の窓構
造では、モードホッピング間隔が大きかったのに対し、
本実施形態例では、先の実施形態例と同様に、素子長に
対応するモードホッピングの波長跳び間隔が得られ、モ
ード安定性が向上した。
【００３０】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の半導体レーザは、上記各実
施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実
施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した半導体
レーザも、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の半導体レーザは、上記各実
施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実
施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した半導体
レーザも、本発明の範囲に含まれる。
【００３１】例えば、上記各実施形態例では、本発明を
ＧaＡs系の半導体レーザに適用した例を挙げたが、本発
明の半導体レーザは、材料系に依存しないことは明らか
であり、例えば、Ｉnｐ系、ＧaＰ系、ＧaＮ系などの化
合物半導体レーザに適用でき、何れの場合にも、電流非
注入領域を有する半導体レーザにおける良好なＣＯＤレ
ベルを維持し、かつ発振モードが安定な半導体レーザが
得られる。
ＧaＡs系の半導体レーザに適用した例を挙げたが、本発
明の半導体レーザは、材料系に依存しないことは明らか
であり、例えば、Ｉnｐ系、ＧaＰ系、ＧaＮ系などの化
合物半導体レーザに適用でき、何れの場合にも、電流非
注入領域を有する半導体レーザにおける良好なＣＯＤレ
ベルを維持し、かつ発振モードが安定な半導体レーザが
得られる。
【００３２】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
レーザによると、電流非注入領域を有する半導体レーザ
の特長である高いＣＯＤレベルを維持したまま、電流非
注入領域を有しない半導体レーザと同様なモードホッピ
ングの波長間隔が得られ、モードホッピングの挙動が安
定する利点がある。
レーザによると、電流非注入領域を有する半導体レーザ
の特長である高いＣＯＤレベルを維持したまま、電流非
注入領域を有しない半導体レーザと同様なモードホッピ
ングの波長間隔が得られ、モードホッピングの挙動が安
定する利点がある。
【図１】本発明の原理を示すための半導体レーザの平面
模式図。
模式図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は夫々、電流非注入領域を有
しない従来の半導体レーザのスペクトル図及びその波長
軸を拡大した詳細図、（ｃ）及び（ｄ）は夫々、電流非
注入領域を有する従来の半導体レーザの（ａ）及び
（ｂ）と同様な図。
しない従来の半導体レーザのスペクトル図及びその波長
軸を拡大した詳細図、（ｃ）及び（ｄ）は夫々、電流非
注入領域を有する従来の半導体レーザの（ａ）及び
（ｂ）と同様な図。
【図３】本発明の第１の実施形態例の半導体レーザの斜
視図。
視図。
【図４】図３の半導体レーザのスペクトル詳細図。
【図５】第１の実施形態例の半導体レーザの変形例を示
す平面図。
す平面図。
【図６】第１の実施形態例の半導体レーザの別の変形例
を示す平面図。
を示す平面図。
【図７】本発明の第２の実施形態例の半導体レーザの模
式的平面図。
式的平面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図７のＡ−Ａ’及び
Ｂ−Ｂ’断面図。
Ｂ−Ｂ’断面図。
【図９】従来の半導体レーザの平面模式図。
１ 電流注入領域 ２ 電流非注入領域 ２Ａ、２Ｂ 電流注入／非注入界面 ３ レーザ光 ３Ａ、３Ｂ レーザ反射光 ４ 活性層ストライプ １０ 第１の実施形態例の半導体レーザ １１ 基板 １２ ｎ−ＡlＧaＡs下部クラッド層 １３ ＩnＧaＡs量子井戸活性層 １４ ｐ−ＡlＧaＡs上部クラッド層 １５ ｐ−ＧaＡsコンタクト層 １６ ストライプ １７ 上部電極 １７Ａ、１７Ｂ 上部電極端面 １８ 下部電極 ３０ 第２の実施形態例の半導体レーザ ３１ ｎ−ＧaＡs基板 ３２ ｎ−ＡlＧaＡsクラッド層 ３３ ＩnＧaＡs量子井戸活性層 ３３Ａ、３３Ｂ 活性層端面 ３４ ｐ−ＡlＧaＡsクラッド層 ３５ ｎ−ＡlＧaＡs電流閉込め層 ３６ ｐ−ＡlＧaＡsクラッド層 ３７ ＧaＡsコンタクト層 ３８ 上部電極 ３９ 下部電極
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層ストライプの光軸方向に順次に配
設された電流注入領域及び電流非注入領域を有する半導
体レーザにおいて、 前記電流注入領域と電流非注入領域との間の境界が、活
性層の面内において前記光軸に直交する方向から所定の
傾きを有することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記電流非注入領域が、光軸方向の少な
くとも一方の半導体レーザの端面の近傍に配設される、
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記電流注入領域と電流非注入領域との
間の境界が、活性層に電流を注入する電極の光軸方向の
端面形状で規定される、請求項１又は２に記載の半導体
レーザ。 - 【請求項４】 前記電流注入領域と電流非注入領域との
間の境界が、活性層に電流を注入する電極と活性層との
間に配設される絶縁層の光軸方向の端面形状で規定され
る、請求項１又は２に記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記電流注入領域と電流非注入領域との
間の境界が、活性層ストライプの光軸方向の端面形状で
規定される、請求項１又は２に記載の半導体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319309A JPH10163563A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体レーザ |
| EP97121320A EP0845841B1 (en) | 1996-11-29 | 1997-11-28 | Semiconductor laser device |
| US08/980,750 US5953358A (en) | 1996-11-29 | 1997-12-01 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319309A JPH10163563A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10163563A true JPH10163563A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18108764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8319309A Pending JPH10163563A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体レーザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5953358A (ja) |
| EP (1) | EP0845841B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10163563A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373875B1 (en) * | 1999-07-19 | 2002-04-16 | Industrial Technology Research Institute | Semiconductor laser structure with an increased catastrophic optical damage level |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RO116694B1 (ro) * | 1997-06-09 | 2001-04-30 | Iulian Basarab Petrescu-Prahova | Dispozitiv cu efect laser de tip diodă, de mare putere, şi procedeu de obţinere |
| DE60129261T2 (de) | 2000-10-12 | 2008-05-08 | Fujifilm Corp. | Halbleiterlaser mit Gebiet ohne Stromzuführung in der Nähe einer Resonatorendfläche |
| GB2371405B (en) * | 2001-01-23 | 2003-10-15 | Univ Glasgow | Improvements in or relating to semiconductor lasers |
| 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 |
| US6782024B2 (en) * | 2001-05-10 | 2004-08-24 | Bookham Technology Plc | High power semiconductor laser diode |
| JP3878868B2 (ja) * | 2002-03-01 | 2007-02-07 | シャープ株式会社 | ＧａＮ系レーザ素子 |
| US7649921B2 (en) * | 2002-05-08 | 2010-01-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser module |
| JP2008535224A (ja) | 2005-03-25 | 2008-08-28 | トルンプフ フォトニクス インコーポレイテッド | レーザーファセット不活性化 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141587A (ja) * | 1982-02-18 | 1983-08-22 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| US4722088A (en) * | 1984-09-14 | 1988-01-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Semiconductor laser for high optical output power with reduced mirror heating |
| US4815084A (en) * | 1987-05-20 | 1989-03-21 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Semiconductor laser with integrated optical elements |
| JP3017869B2 (ja) * | 1991-12-25 | 2000-03-13 | 株式会社東芝 | 半導体光増幅器 |
| JPH07202263A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Ricoh Co Ltd | 端面発光型発光ダイオード、アレイ状光源、側面受光型受光素子、受発光素子、端面発光型発光ダイオードアレイ状光源 |
| JP2944438B2 (ja) * | 1994-12-21 | 1999-09-06 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8319309A patent/JPH10163563A/ja active Pending
-
1997
- 1997-11-28 EP EP97121320A patent/EP0845841B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-01 US US08/980,750 patent/US5953358A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373875B1 (en) * | 1999-07-19 | 2002-04-16 | Industrial Technology Research Institute | Semiconductor laser structure with an increased catastrophic optical damage level |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0845841B1 (en) | 2003-02-26 |
| US5953358A (en) | 1999-09-14 |
| EP0845841A3 (en) | 1999-02-17 |
| EP0845841A2 (en) | 1998-06-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040729 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050404 |