JPH1075004A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH1075004A JPH1075004A JP22836996A JP22836996A JPH1075004A JP H1075004 A JPH1075004 A JP H1075004A JP 22836996 A JP22836996 A JP 22836996A JP 22836996 A JP22836996 A JP 22836996A JP H1075004 A JPH1075004 A JP H1075004A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 狭透過波長帯域特性のバンドパスフィルタに
よって発光波長を選択する半導体発光装置において、電
流変化や温度変化等に対する許容度を高め、単一モード
で安定に発振可能にする。 【解決手段】 半導体光増幅器10の端面10ｂから出射し
た光ビーム11を狭透過波長帯域特性の干渉フィルタ14に
通して波長選択し、その光ビーム11をミラー13で反射さ
せて半導体光増幅器10に戻す半導体発光装置において、
半導体光増幅器10のファブリ・ペロ内部モードの間隔を
ｄλo （単位はｎｍ）としたとき、干渉フィルタ14とし
て、透過帯域幅ＢＷ（２回透過時の半値全幅：単位はｎ
ｍ）が（ｄλo −0.025 ）／ 0.214なる値よりも小さい
ものを用いる。
よって発光波長を選択する半導体発光装置において、電
流変化や温度変化等に対する許容度を高め、単一モード
で安定に発振可能にする。 【解決手段】 半導体光増幅器10の端面10ｂから出射し
た光ビーム11を狭透過波長帯域特性の干渉フィルタ14に
通して波長選択し、その光ビーム11をミラー13で反射さ
せて半導体光増幅器10に戻す半導体発光装置において、
半導体光増幅器10のファブリ・ペロ内部モードの間隔を
ｄλo （単位はｎｍ）としたとき、干渉フィルタ14とし
て、透過帯域幅ＢＷ（２回透過時の半値全幅：単位はｎ
ｍ）が（ｄλo −0.025 ）／ 0.214なる値よりも小さい
ものを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
し、特に詳細には、発光源として半導体光増幅器を備
え、この半導体光増幅器から出射した光を波長選択した
上で該半導体光増幅器に戻すことにより、発光波長を所
望値に制御するようにした半導体発光装置に関するもの
である。
し、特に詳細には、発光源として半導体光増幅器を備
え、この半導体光増幅器から出射した光を波長選択した
上で該半導体光増幅器に戻すことにより、発光波長を所
望値に制御するようにした半導体発光装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体を利用して単一波長の
高出力の光ビームを得る試みが種々なされている。ELEC
TRONICS LETTERS （エレクトロニクス・レターズ） Vo
l.29，No.14,(1993) pp.1254〜1255には、そのような半
導体発光装置の一つが示されている。
高出力の光ビームを得る試みが種々なされている。ELEC
TRONICS LETTERS （エレクトロニクス・レターズ） Vo
l.29，No.14,(1993) pp.1254〜1255には、そのような半
導体発光装置の一つが示されている。
【０００３】この半導体発光装置は、図１２に示すよう
に発光源として半導体光増幅器１を有し、この半導体光
増幅器１の後方端面１ａから出射した光をレンズ２によ
って平行光化した後、反射型回折格子３で反射させて半
導体光増幅器１に戻すようにしたものである。この構成
においては、回折格子３によって波長選択された光４が
半導体光増幅器１に戻されることにより、その前方端面
１ｂから出射する光４Ｆの波長が単一波長にロックされ
る。またこの半導体発光装置においては、回折格子３に
おける光入射角が変化するようにその設置角度を調整す
ることにより、発光波長をある程度の範囲内で変化させ
ることもできる。
に発光源として半導体光増幅器１を有し、この半導体光
増幅器１の後方端面１ａから出射した光をレンズ２によ
って平行光化した後、反射型回折格子３で反射させて半
導体光増幅器１に戻すようにしたものである。この構成
においては、回折格子３によって波長選択された光４が
半導体光増幅器１に戻されることにより、その前方端面
１ｂから出射する光４Ｆの波長が単一波長にロックされ
る。またこの半導体発光装置においては、回折格子３に
おける光入射角が変化するようにその設置角度を調整す
ることにより、発光波長をある程度の範囲内で変化させ
ることもできる。
【０００４】この外部光学系によって発光波長を選択す
る従来の半導体発光装置は、回折格子における回折角度
が波長に応じて変化することを利用しているので、波長
選択するためには、回折格子で反射後に所定の光路から
外れて進行する光ビームをカットする空間的アパーチャ
が必要となる。そのために従来は、図１２にも示される
通り、半導体光増幅器１として外部光学系側のストライ
プ幅Ｗｉを例えば４μｍと狭くしたテーパストライプ増
幅器を用いて、この狭いストライプを実質上の空間的ア
パーチャとしていたが、そのような狭いストライプ幅の
半導体光増幅器を使用しなければならないという制限が
あると、高出力化等の要求に応えることが難しくなる。
る従来の半導体発光装置は、回折格子における回折角度
が波長に応じて変化することを利用しているので、波長
選択するためには、回折格子で反射後に所定の光路から
外れて進行する光ビームをカットする空間的アパーチャ
が必要となる。そのために従来は、図１２にも示される
通り、半導体光増幅器１として外部光学系側のストライ
プ幅Ｗｉを例えば４μｍと狭くしたテーパストライプ増
幅器を用いて、この狭いストライプを実質上の空間的ア
パーチャとしていたが、そのような狭いストライプ幅の
半導体光増幅器を使用しなければならないという制限が
あると、高出力化等の要求に応えることが難しくなる。
【０００５】また、上記従来の半導体発光装置において
は、所望の発光波長を得るために回折格子の角度を高精
度で所定角度に設定する必要があり、その調整作業が非
常に面倒かつ困難なものとなる。さらに、回折格子は一
般にかなり高価であることから、上記半導体発光装置は
安価に作製することが難しいものとなっている。
は、所望の発光波長を得るために回折格子の角度を高精
度で所定角度に設定する必要があり、その調整作業が非
常に面倒かつ困難なものとなる。さらに、回折格子は一
般にかなり高価であることから、上記半導体発光装置は
安価に作製することが難しいものとなっている。
【０００６】このような問題を解決するために、本出願
人は先に、外部光学系により発光波長を選択可能で、半
導体光増幅器の選択の自由度が高く、低コスト化の要求
に応えることができ、また調整も容易な半導体発光装置
を提案した（特開平８−３２１６１号）。
人は先に、外部光学系により発光波長を選択可能で、半
導体光増幅器の選択の自由度が高く、低コスト化の要求
に応えることができ、また調整も容易な半導体発光装置
を提案した（特開平８−３２１６１号）。
【０００７】この半導体発光装置は、上述した回折格子
の代りにバンドパスフィルタによって発光波長を選択す
るものであり、すなわち、半導体光増幅器と、この半導
体光増幅器の一端面から出射した光を反射させて前記一
端面に戻すミラーと、前記光の光路に挿入された狭透過
波長帯域特性のバンドパスフィルタとから構成されたこ
とを特徴とするものである。
の代りにバンドパスフィルタによって発光波長を選択す
るものであり、すなわち、半導体光増幅器と、この半導
体光増幅器の一端面から出射した光を反射させて前記一
端面に戻すミラーと、前記光の光路に挿入された狭透過
波長帯域特性のバンドパスフィルタとから構成されたこ
とを特徴とするものである。
【０００８】この半導体発光装置において、半導体光増
幅器の一端面から出射した光は、バンドパスフィルタに
よって狭い波長帯域に波長選択され、その光が半導体光
増幅器に戻されるので、前述の回折格子を用いる場合と
同様に、半導体光増幅器の発光波長が単一波長に制御さ
れる。
幅器の一端面から出射した光は、バンドパスフィルタに
よって狭い波長帯域に波長選択され、その光が半導体光
増幅器に戻されるので、前述の回折格子を用いる場合と
同様に、半導体光増幅器の発光波長が単一波長に制御さ
れる。
【０００９】またこの半導体発光装置においては、波長
選択がバンドパスフィルタのみによって行なわれるの
で、特に空間的アパーチャは必要ではない。したがっ
て、半導体光増幅器としてストライプ幅が狭いものを限
定使用する必要がなくなり、高出力タイプのものも含め
て多様な半導体光増幅器を選択可能となる。
選択がバンドパスフィルタのみによって行なわれるの
で、特に空間的アパーチャは必要ではない。したがっ
て、半導体光増幅器としてストライプ幅が狭いものを限
定使用する必要がなくなり、高出力タイプのものも含め
て多様な半導体光増幅器を選択可能となる。
【００１０】また一般にバンドパスフィルタは、回折格
子と比べれば安価に作製できるので、この半導体発光装
置は、回折格子を用いる従来の半導体発光装置よりも低
コストで形成可能となる。
子と比べれば安価に作製できるので、この半導体発光装
置は、回折格子を用いる従来の半導体発光装置よりも低
コストで形成可能となる。
【００１１】そして、バンドパスフィルタは回折格子と
異なって、角度分散によって波長選択性を得るものでは
ないので、発光波長選択のために該バンドパスフィルタ
を厳密に角度調整する必要はない。したがってこの半導
体発光装置は、調整も容易なものとなる。
異なって、角度分散によって波長選択性を得るものでは
ないので、発光波長選択のために該バンドパスフィルタ
を厳密に角度調整する必要はない。したがってこの半導
体発光装置は、調整も容易なものとなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上の通り特開平８−
３２１６１号の半導体発光装置は、前述した種々の問題
を解決できるものであるが、その半面、電流変化や温度
変化等によって発振モードが変化するので、単一モード
で安定に発振させるために精密な電流制御や温度制御が
必要となっていた。
３２１６１号の半導体発光装置は、前述した種々の問題
を解決できるものであるが、その半面、電流変化や温度
変化等によって発振モードが変化するので、単一モード
で安定に発振させるために精密な電流制御や温度制御が
必要となっていた。
【００１３】以下、狭透過波長帯域特性のバンドパスフ
ィルタを用いて発光波長を選択する従来の半導体発光装
置において、発振モードが変化する様子について詳しく
説明する。図２は、バンドパスフィルタを用いた従来の
半導体発光装置の一例を示すものであり、この半導体発
光装置はテーパストライプ10ａを有する半導体光増幅器
10と、この半導体光増幅器10の後方端面10ｂから出射し
た光ビーム11を平行光化するコリメータレンズ12と、平
行光となった上記光ビーム11を元の光路を戻るように反
射させる、例えばＡｌからなるミラー13と、このミラー
13とコリメータレンズ12との間において光ビーム11の光
路に挿入された狭帯域干渉フィルタ14と、上記コリメー
タレンズ12と共焦点光学系を構成し、平行光となった光
ビーム11をミラー13上で収束させる集光レンズ15とで構
成されている。
ィルタを用いて発光波長を選択する従来の半導体発光装
置において、発振モードが変化する様子について詳しく
説明する。図２は、バンドパスフィルタを用いた従来の
半導体発光装置の一例を示すものであり、この半導体発
光装置はテーパストライプ10ａを有する半導体光増幅器
10と、この半導体光増幅器10の後方端面10ｂから出射し
た光ビーム11を平行光化するコリメータレンズ12と、平
行光となった上記光ビーム11を元の光路を戻るように反
射させる、例えばＡｌからなるミラー13と、このミラー
13とコリメータレンズ12との間において光ビーム11の光
路に挿入された狭帯域干渉フィルタ14と、上記コリメー
タレンズ12と共焦点光学系を構成し、平行光となった光
ビーム11をミラー13上で収束させる集光レンズ15とで構
成されている。
【００１４】上記半導体光増幅器10は図３に示すよう
に、例えばテーパストライプ10ａの後方端面10ｂ側の幅
Ｗｒが４μｍ、前方端面10ｃ側の幅Ｗｆが160 μｍ、後
方端面10ｂおよび前方端面10ｃの反射率が共に0.1 ％以
下、長さ（共振器長）Ｌが1500μｍのものである。
に、例えばテーパストライプ10ａの後方端面10ｂ側の幅
Ｗｒが４μｍ、前方端面10ｃ側の幅Ｗｆが160 μｍ、後
方端面10ｂおよび前方端面10ｃの反射率が共に0.1 ％以
下、長さ（共振器長）Ｌが1500μｍのものである。
【００１５】上記の半導体発光装置において、狭帯域干
渉フィルタ14として図４のＦ２の分光透過特性を有する
狭帯域透過フィルタを用いた場合の、発振波長の駆動電
流依存性を図５に示す。ここに示される通り、駆動電流
が増大すると半導体接合部の温度上昇により発振波長は
長波長側ヘシフトするが、狭帯域干渉フィルタ14の効果
によりほぼ単一のスペクトルで発振する。
渉フィルタ14として図４のＦ２の分光透過特性を有する
狭帯域透過フィルタを用いた場合の、発振波長の駆動電
流依存性を図５に示す。ここに示される通り、駆動電流
が増大すると半導体接合部の温度上昇により発振波長は
長波長側ヘシフトするが、狭帯域干渉フィルタ14の効果
によりほぼ単一のスペクトルで発振する。
【００１６】この際、外部共振器において光が１往復し
たとき、つまり光がフィルタ14を２回通過したときの透
過波長帯域の半値全幅より狭い範囲で、波長がジグザグ
状に変化する。これは、半導体光増幅器10の両端面10ｂ
および10ｃを反射率0.1 ％以下に形成したとはいえ、半
導体光増幅器内部のファブリ・ペロ・モードの残留があ
り、フィルタ14の規制を受けながら短波長側の次の内部
モードヘモードホップすることに起因している。
たとき、つまり光がフィルタ14を２回通過したときの透
過波長帯域の半値全幅より狭い範囲で、波長がジグザグ
状に変化する。これは、半導体光増幅器10の両端面10ｂ
および10ｃを反射率0.1 ％以下に形成したとはいえ、半
導体光増幅器内部のファブリ・ペロ・モードの残留があ
り、フィルタ14の規制を受けながら短波長側の次の内部
モードヘモードホップすることに起因している。
【００１７】上記従来の半導体発光装置は、単一波長で
発振する際のスペクトルの半値全幅が例えば0.01ｎｍ以
上と広く、スペクトル純度が良くない。また、図４のＦ
１のフィルタを用いて更に発振スペクトルを安定化した
場合においても、単一モードで発振する電流およびデバ
イス温度の範囲が狭く、遠視野像も電流変化に伴って例
えば図６に示すように大きく変化する。
発振する際のスペクトルの半値全幅が例えば0.01ｎｍ以
上と広く、スペクトル純度が良くない。また、図４のＦ
１のフィルタを用いて更に発振スペクトルを安定化した
場合においても、単一モードで発振する電流およびデバ
イス温度の範囲が狭く、遠視野像も電流変化に伴って例
えば図６に示すように大きく変化する。
【００１８】特に遠視野像の変化は、レーザビームプリ
ンタやレーザビームスキャナ等において重大な支障を及
ぼす欠点である。それらの機器に用いられる半導体光増
幅器は、高出力用として形成されてビーム出射幅が一般
に50μｍ以上と広いため、回折限界に近いビームの遠視
野は、図６のように１度以下の拡がり角の強ビームとな
る。実際には、一旦スリットなどに集光して周辺のサイ
ドローブをカットして使用することが多いが、この際に
ビーム変形が生じると、スリットのような空間フィルタ
を透過する光量が変動する。このように、ビーム形状の
変形と同時に強度変動が生じると、半導体発光装置の応
用上大きな問題となる。
ンタやレーザビームスキャナ等において重大な支障を及
ぼす欠点である。それらの機器に用いられる半導体光増
幅器は、高出力用として形成されてビーム出射幅が一般
に50μｍ以上と広いため、回折限界に近いビームの遠視
野は、図６のように１度以下の拡がり角の強ビームとな
る。実際には、一旦スリットなどに集光して周辺のサイ
ドローブをカットして使用することが多いが、この際に
ビーム変形が生じると、スリットのような空間フィルタ
を透過する光量が変動する。このように、ビーム形状の
変形と同時に強度変動が生じると、半導体発光装置の応
用上大きな問題となる。
【００１９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、狭透過波長帯域特性のバンドパスフィルタによ
って発光波長を選択し、そして、電流変化や温度変化等
に対する許容度が高くて単一モードで安定に発振する半
導体発光装置を提供することを目的とする。
であり、狭透過波長帯域特性のバンドパスフィルタによ
って発光波長を選択し、そして、電流変化や温度変化等
に対する許容度が高くて単一モードで安定に発振する半
導体発光装置を提供することを目的とする。
【００２０】また本発明は、上記の要求を満たした上で
さらに、発振ビームの遠視野像の変化も少い半導体発光
装置を提供することを目的とする。
さらに、発振ビームの遠視野像の変化も少い半導体発光
装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の半導
体発光装置は、前述したように半導体光増幅器と、この
半導体光増幅器の一端面から出射した光を反射させて前
記一端面に戻すミラーと、前記光の光路に挿入された狭
透過波長帯域特性のバンドパスフィルタとから構成され
て、このバンドパスフィルタによって発光波長を選択す
る半導体発光装置において、半導体光増幅器のファブリ
・ペロ内部モードの間隔をｄλo （単位はｎｍ）とした
とき、バンドパスフィルタとして、透過帯域幅ＢＷ（２
回透過時の半値全幅：単位はｎｍ）が（ｄλo −0.025
）／ 0.214なる値よりも小さいものが用いられたこと
を特徴とするものである。
体発光装置は、前述したように半導体光増幅器と、この
半導体光増幅器の一端面から出射した光を反射させて前
記一端面に戻すミラーと、前記光の光路に挿入された狭
透過波長帯域特性のバンドパスフィルタとから構成され
て、このバンドパスフィルタによって発光波長を選択す
る半導体発光装置において、半導体光増幅器のファブリ
・ペロ内部モードの間隔をｄλo （単位はｎｍ）とした
とき、バンドパスフィルタとして、透過帯域幅ＢＷ（２
回透過時の半値全幅：単位はｎｍ）が（ｄλo −0.025
）／ 0.214なる値よりも小さいものが用いられたこと
を特徴とするものである。
【００２２】また本発明による第２の半導体発光装置
は、上記構成の半導体発光装置において、半導体光増幅
器の上記一端面と反対側の端面の反射率が１％以上とさ
れたことを特徴とするものである。
は、上記構成の半導体発光装置において、半導体光増幅
器の上記一端面と反対側の端面の反射率が１％以上とさ
れたことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による半
導体発光装置を示すものである。図示されるようにこの
半導体発光装置は、テーパストライプ10ａを有する半導
体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の後方端面10ｂ
から出射した光ビーム11を平行光化するコリメータレン
ズ12と、平行光となった上記光ビーム11を元の光路を戻
るように反射させる、Ａｌからなるミラー13と、このミ
ラー13とコリメータレンズ12との間において光ビーム11
の光路に挿入された干渉フィルタ14と、上記コリメータ
レンズ12と共焦点光学系を構成し、平行光となった光ビ
ーム11をミラー13上で収束させる集光レンズ15とで構成
されている。
に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による半
導体発光装置を示すものである。図示されるようにこの
半導体発光装置は、テーパストライプ10ａを有する半導
体光増幅器10と、この半導体光増幅器10の後方端面10ｂ
から出射した光ビーム11を平行光化するコリメータレン
ズ12と、平行光となった上記光ビーム11を元の光路を戻
るように反射させる、Ａｌからなるミラー13と、このミ
ラー13とコリメータレンズ12との間において光ビーム11
の光路に挿入された干渉フィルタ14と、上記コリメータ
レンズ12と共焦点光学系を構成し、平行光となった光ビ
ーム11をミラー13上で収束させる集光レンズ15とで構成
されている。
【００２４】半導体光増幅器10の平面形状は先に図３に
示したものと同様であり、テーパストライプ10ａの後方
端面10ｂ側の幅Ｗｒ＝４μｍ、前方端面10ｃ側の幅Ｗｆ
＝160 μｍ、長さ（共振器長）Ｌ＝1.5 ｍｍのものであ
る。またコリメータレンズ12は開口数ＮＡ＝0.6 、焦点
距離ｆ＝６ｍｍのものである。一方、集光レンズ15の焦
点距離ｆ＝25.6ｍｍである。干渉フィルタ14としては、
図４のＦ１、Ｆ２のものを比較使用する。そしてこの干
渉フィルタ14は、その表面からの直接反射光が半導体光
増幅器10へ戻るのを防止するために、光路に対して垂直
に置かずに、数度傾けてある。この角度は適当に選ぶこ
とができる。
示したものと同様であり、テーパストライプ10ａの後方
端面10ｂ側の幅Ｗｒ＝４μｍ、前方端面10ｃ側の幅Ｗｆ
＝160 μｍ、長さ（共振器長）Ｌ＝1.5 ｍｍのものであ
る。またコリメータレンズ12は開口数ＮＡ＝0.6 、焦点
距離ｆ＝６ｍｍのものである。一方、集光レンズ15の焦
点距離ｆ＝25.6ｍｍである。干渉フィルタ14としては、
図４のＦ１、Ｆ２のものを比較使用する。そしてこの干
渉フィルタ14は、その表面からの直接反射光が半導体光
増幅器10へ戻るのを防止するために、光路に対して垂直
に置かずに、数度傾けてある。この角度は適当に選ぶこ
とができる。
【００２５】また半導体光増幅器10としては、一例とし
て、ｎ−ＧａＡｓ基板（Ｓｉ＝２×1018ｃｍ-3ドープ）
上にｎ−ＧａＡｓバッファ層（Ｓｉ＝１×1018ｃｍ-3ド
ープ、層厚0.5 μｍ）、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラ
ッド層（Ｓｉ＝１×1018ｃｍ-3ドープ、層厚2.5 μ
ｍ）、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光ガイド層（アンドー
プ、層厚0.05μｍ）、ｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓ量子井
戸層（アンドープ、層厚８ｎｍ）、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ光ガイド層（アンドープ、層厚0.05μｍ）、ｐ
−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラッド層（Ｚｎ＝１×1018ｃ
ｍ-3ドープ、層厚２μｍ）、ｐ−ＧａＡｓキャップ層
（Ｚｎ＝５×1018ｃｍ-3ドープ、層厚0.3 μｍ）を減圧
ＭＯＣＶＤ法により作成してなる層構成のものが用いら
れる。
て、ｎ−ＧａＡｓ基板（Ｓｉ＝２×1018ｃｍ-3ドープ）
上にｎ−ＧａＡｓバッファ層（Ｓｉ＝１×1018ｃｍ-3ド
ープ、層厚0.5 μｍ）、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラ
ッド層（Ｓｉ＝１×1018ｃｍ-3ドープ、層厚2.5 μ
ｍ）、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光ガイド層（アンドー
プ、層厚0.05μｍ）、ｎ−Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓ量子井
戸層（アンドープ、層厚８ｎｍ）、ｎ−Ａｌ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ光ガイド層（アンドープ、層厚0.05μｍ）、ｐ
−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラッド層（Ｚｎ＝１×1018ｃ
ｍ-3ドープ、層厚２μｍ）、ｐ−ＧａＡｓキャップ層
（Ｚｎ＝５×1018ｃｍ-3ドープ、層厚0.3 μｍ）を減圧
ＭＯＣＶＤ法により作成してなる層構成のものが用いら
れる。
【００２６】またテーパストライプ10ａとしては、例え
ば上記キャップ層の上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ
2 膜を形成し、ストライプとなるテーパ状領域において
フォトリソグラフィとエッチングにより上記ＳｉＯ2 膜
を除去し、ｐ−側にはＡｕＺｎ／Ａｕにより、ｎ−側に
はＡｕＧｅ／Ａｕによりそれぞれオーミック電極を形成
してなる構造を用いることができる。
ば上記キャップ層の上にプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ
2 膜を形成し、ストライプとなるテーパ状領域において
フォトリソグラフィとエッチングにより上記ＳｉＯ2 膜
を除去し、ｐ−側にはＡｕＺｎ／Ａｕにより、ｎ−側に
はＡｕＧｅ／Ａｕによりそれぞれオーミック電極を形成
してなる構造を用いることができる。
【００２７】また本実施形態において半導体光増幅器10
の端面10ｂ、10ｃには低反射率コーティングが施され、
それにより端面10ｂの反射率Ｒｒ、端面10ｃの反射率Ｒ
ｆはそれぞれ0.1 ％以下とされている。
の端面10ｂ、10ｃには低反射率コーティングが施され、
それにより端面10ｂの反射率Ｒｒ、端面10ｃの反射率Ｒ
ｆはそれぞれ0.1 ％以下とされている。
【００２８】ここで、図５に示すような発振波長の駆動
電流依存性を測定して、同じ縦モードが維持される波長
幅（ジグザグ状変化の振幅）を測定した。図７にこの変
化波長幅Δλと、干渉フィルタ14の透過帯域幅ＢＷ（１
往復＝２回透過時の半値全幅）との関係を示す。この関
係から、変化波長幅Δλは干渉フィルタ14の透過帯域幅
ＢＷより小さいことを見い出した。つまりΔλはＢＷの
１次関数で表され、図７において直線Ａで示した変化波
長幅Δλの上限は、 Δλ＝0.025 ＋0.214 ×ＢＷ（ｎｍ）……（ａ）とな
る。
電流依存性を測定して、同じ縦モードが維持される波長
幅（ジグザグ状変化の振幅）を測定した。図７にこの変
化波長幅Δλと、干渉フィルタ14の透過帯域幅ＢＷ（１
往復＝２回透過時の半値全幅）との関係を示す。この関
係から、変化波長幅Δλは干渉フィルタ14の透過帯域幅
ＢＷより小さいことを見い出した。つまりΔλはＢＷの
１次関数で表され、図７において直線Ａで示した変化波
長幅Δλの上限は、 Δλ＝0.025 ＋0.214 ×ＢＷ（ｎｍ）……（ａ）とな
る。
【００２９】一方、半導体発光装置が単一モードで有効
に動作するためには、半導体光増幅器10のファブリ・ペ
ロ内部モードの間隔をｄλo （単位はｎｍ）とすると、 Δλ＜ｄλo ……（ｂ）の関係が
必要である。
に動作するためには、半導体光増幅器10のファブリ・ペ
ロ内部モードの間隔をｄλo （単位はｎｍ）とすると、 Δλ＜ｄλo ……（ｂ）の関係が
必要である。
【００３０】上記（１）および（２）の関係から、 ＢＷ＜（ｄλo −0.025 ）／ 0.214 ……（ｃ） であれば、半導体発光装置が単一モードで有効に動作す
ることになる。
ることになる。
【００３１】さらに詳しく説明すると、ファブリ・ペロ
内部モードの間隔ｄλo は、よく知られているように、
内部モードの間隔ｄλo は、よく知られているように、
【００３２】
【数１】
【００３３】で表される（例えば、H.C.Casey,Jr.and
M.B.Panish“Heterostructure Lasers，PART A",Academ
ic Press,New York,p.167(1978) 参照）。ここで、λo
は発振波長、ｎは光増幅器内伝搬モードの等価屈折率、
ｄｎ／ｄλo は等価屈折率の波長分散である。したがっ
て、上記（ｃ）の必要条件は、
M.B.Panish“Heterostructure Lasers，PART A",Academ
ic Press,New York,p.167(1978) 参照）。ここで、λo
は発振波長、ｎは光増幅器内伝搬モードの等価屈折率、
ｄｎ／ｄλo は等価屈折率の波長分散である。したがっ
て、上記（ｃ）の必要条件は、
【００３４】
【数２】
【００３５】となる。したがって、この（数２）式を満
足するように半導体光増幅器10の共振器長Ｌおよび干渉
フィルタ14の透過帯域幅ＢＷを設定すれば、半導体発光
装置が単一モードで有効に動作することになる。一例と
して、ＢＷ＝ 0.072ｎｍ、ｎ＝3.4 、λo ＝800 ｎｍ、
ｄｎ／ｄλo ＝6.0 ｎｍ-1のとき、前述したＬ＝1.5 ｍ
ｍの値は上記（数２）式を満足する。
足するように半導体光増幅器10の共振器長Ｌおよび干渉
フィルタ14の透過帯域幅ＢＷを設定すれば、半導体発光
装置が単一モードで有効に動作することになる。一例と
して、ＢＷ＝ 0.072ｎｍ、ｎ＝3.4 、λo ＝800 ｎｍ、
ｄｎ／ｄλo ＝6.0 ｎｍ-1のとき、前述したＬ＝1.5 ｍ
ｍの値は上記（数２）式を満足する。
【００３６】次に本発明のさらに好ましい実施形態とし
て、半導体光増幅器10の前端面10ｃの反射率Ｒｆを最適
化し、Ｒｆ＝3.7 ％と通常の半導体光増幅器より高い値
を設定した。一方干渉フィルタ14としては、図４のＦ１
の特性のものを用いた。
て、半導体光増幅器10の前端面10ｃの反射率Ｒｆを最適
化し、Ｒｆ＝3.7 ％と通常の半導体光増幅器より高い値
を設定した。一方干渉フィルタ14としては、図４のＦ１
の特性のものを用いた。
【００３７】ここで比較のために、この好ましい実施形
態のものと、前端面反射率Ｒｆ≦0.1 ％（0.02〜0.09
％）とした半導体発光装置の、スペクトルの駆動電流依
存特性を比較した。その結果を図８の（ａ）、（ｂ）に
比較して示す。ここから、前端面反射率Ｒｆを増大させ
ることにより単一スペクトルの領域が広がるとともに、
単一モード発振時のスペクトル線幅が狭くなることを見
い出した。
態のものと、前端面反射率Ｒｆ≦0.1 ％（0.02〜0.09
％）とした半導体発光装置の、スペクトルの駆動電流依
存特性を比較した。その結果を図８の（ａ）、（ｂ）に
比較して示す。ここから、前端面反射率Ｒｆを増大させ
ることにより単一スペクトルの領域が広がるとともに、
単一モード発振時のスペクトル線幅が狭くなることを見
い出した。
【００３８】また図９には、この好ましい実施形態の半
導体発光装置における遠視野像の駆動電流依存性を示
す。ここに示される通り、遠視野像の駆動電流に依存し
た変化がなく極めて安定な光ビームが得られた。
導体発光装置における遠視野像の駆動電流依存性を示
す。ここに示される通り、遠視野像の駆動電流に依存し
た変化がなく極めて安定な光ビームが得られた。
【００３９】次に、半導体発光装置の前端面反射率Ｒｆ
とスペクトル線幅Δνとの関係について詳しく説明す
る。図１０は、上記好ましい実施形態における単一モー
ド発振時のスペクトル線幅Δνを前端面反射率Ｒｆの関
数として示すものである。一般の半導体レーザのスペク
トル線幅Δνは、次のように表される（伊賀健一編、応
用物理学会シリーズ「半導体レーザ」オーム社、ｐ．30
7 （1994）参照）。
とスペクトル線幅Δνとの関係について詳しく説明す
る。図１０は、上記好ましい実施形態における単一モー
ド発振時のスペクトル線幅Δνを前端面反射率Ｒｆの関
数として示すものである。一般の半導体レーザのスペク
トル線幅Δνは、次のように表される（伊賀健一編、応
用物理学会シリーズ「半導体レーザ」オーム社、ｐ．30
7 （1994）参照）。
【００４０】 Δν＝Ｒspon（１＋α2 ）／４πＳ……（ｄ） ここで、Ｒsponは自然放出率、Ｓは共振器内の平均光子
数、αはスペクトル線幅増大係数である。ＲsponとＳは
それぞれ
数、αはスペクトル線幅増大係数である。ＲsponとＳは
それぞれ
【００４１】
【数３】
【００４２】で表される。ここでｖg は群速度、ｎspは
自然放出光係数、αm はミラー損失、αL は内部損失、
Ｐo は片端面からの光出力、ｈνは発振モードのフォト
ンエネルギーを表す。したがって（ｄ）式はミラー損失
αm を用いて、
自然放出光係数、αm はミラー損失、αL は内部損失、
Ｐo は片端面からの光出力、ｈνは発振モードのフォト
ンエネルギーを表す。したがって（ｄ）式はミラー損失
αm を用いて、
【００４３】
【数４】
【００４４】ミラー損失αm は１ｏｇe （１／Ｒｆ・Ｒ
ｒ）／２Ｌで表されるので、ｈνは端面反射率の関数と
なっている。本実施形態の半導体光増幅器の内部損失α
L は、半導体レーザとして作製した素子の共振器長依存
性の測定よりαL ＝５ｃｍ-1である。（数４）式より
ｒ）／２Ｌで表されるので、ｈνは端面反射率の関数と
なっている。本実施形態の半導体光増幅器の内部損失α
L は、半導体レーザとして作製した素子の共振器長依存
性の測定よりαL ＝５ｃｍ-1である。（数４）式より
【００４５】
【数５】
【００４６】の関係が得られるので、Ｒｒをパラメータ
として、αm （αm ＋５）をＲｒの関数として図１０に
プロットした。ここで測定したΔνの値（●印）に合致
するように縦軸の目盛りを選択した。図１０と計算との
比較より、外部共振器としての等価的な後端面の反射率
は１％以下と低いことが分かる。これは、レンズ系の効
率が往復で25〜30％程度であり、図４に示すように干渉
フィルタ14の透過率も高くないためである。この結果か
ら、発振時の平均的なラウンドトリップは２回程度と見
積もられる（なぜならば（0.3 ×0.3 ）1.91＝0.01）。
として、αm （αm ＋５）をＲｒの関数として図１０に
プロットした。ここで測定したΔνの値（●印）に合致
するように縦軸の目盛りを選択した。図１０と計算との
比較より、外部共振器としての等価的な後端面の反射率
は１％以下と低いことが分かる。これは、レンズ系の効
率が往復で25〜30％程度であり、図４に示すように干渉
フィルタ14の透過率も高くないためである。この結果か
ら、発振時の平均的なラウンドトリップは２回程度と見
積もられる（なぜならば（0.3 ×0.3 ）1.91＝0.01）。
【００４７】そしてスペクトル線幅Δνは、前端面反射
率Ｒｆに対して緩やかに変化し、おおよそ対数的な変化
をする。この図１０に示される傾向および実験結果よ
り、スペクトル線幅Δνが0.007 ｎｍ程度以下では発振
モードが安定化すると考えられるので、発振モードの安
定化のためには、前端面反射率Ｒｆは１％以上とするの
が好ましい。
率Ｒｆに対して緩やかに変化し、おおよそ対数的な変化
をする。この図１０に示される傾向および実験結果よ
り、スペクトル線幅Δνが0.007 ｎｍ程度以下では発振
モードが安定化すると考えられるので、発振モードの安
定化のためには、前端面反射率Ｒｆは１％以上とするの
が好ましい。
【００４８】なお以上の例では、半導体光増幅器として
利得導波型の光増幅器を用いているが、ストライプ両側
面の境界に屈折率段差を持たせた屈折率導波型構造の光
増幅器を用いることもできる。また、単純なテーパ型光
増幅器以外にも、複数のストライプを並べてなるアレイ
型等の他形式の半導体光増幅器を用いることも可能であ
る。
利得導波型の光増幅器を用いているが、ストライプ両側
面の境界に屈折率段差を持たせた屈折率導波型構造の光
増幅器を用いることもできる。また、単純なテーパ型光
増幅器以外にも、複数のストライプを並べてなるアレイ
型等の他形式の半導体光増幅器を用いることも可能であ
る。
【００４９】一方、外部共振器の光学系も、図１の共焦
点系光学系に限られるものではない。例えば図１１に示
すように、コリメートビーム位置に外部ミラーを配置す
る等の光学系の変更も可能である。
点系光学系に限られるものではない。例えば図１１に示
すように、コリメートビーム位置に外部ミラーを配置す
る等の光学系の変更も可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り本発明による第
１の半導体発光装置は、半導体光増幅器のファブリ・ペ
ロ内部モードの間隔をｄλo （ｎｍ）としたとき、バン
ドパスフィルタとして、透過帯域幅ＢＷ（ｎｍ）が（ｄ
λo −0.025 ）／ 0.214なる値よりも小さいものを用い
たことにより、単一モードで安定に発振可能なものとな
っている。
１の半導体発光装置は、半導体光増幅器のファブリ・ペ
ロ内部モードの間隔をｄλo （ｎｍ）としたとき、バン
ドパスフィルタとして、透過帯域幅ＢＷ（ｎｍ）が（ｄ
λo −0.025 ）／ 0.214なる値よりも小さいものを用い
たことにより、単一モードで安定に発振可能なものとな
っている。
【００５１】また本発明による第２の半導体発光装置
は、上記の効果を奏した上で、半導体光増幅器の前端面
反射率を１％以上としたことにより、単一スペクトルの
領域が広がり、また単一モード発振時のスペクトル線幅
が十分に狭いものとなる。そのため、外部の温度変動や
電流変化に対する許容度が増し、駆動回路や温度制御回
路としてより簡便なものを用いることが可能となる。
は、上記の効果を奏した上で、半導体光増幅器の前端面
反射率を１％以上としたことにより、単一スペクトルの
領域が広がり、また単一モード発振時のスペクトル線幅
が十分に狭いものとなる。そのため、外部の温度変動や
電流変化に対する許容度が増し、駆動回路や温度制御回
路としてより簡便なものを用いることが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態である半導体発光装置の概
略平面図
略平面図
【図２】従来の半導体発光装置の一例を示す概略平面図
【図３】図２の半導体発光装置に用いられた半導体光増
幅器の拡大平面図
幅器の拡大平面図
【図４】図１の半導体発光装置に用いられる干渉型狭帯
域透過フィルタの分光透過率特性を示すグラフ
域透過フィルタの分光透過率特性を示すグラフ
【図５】半導体発光装置における発振波長の駆動電流依
存性を示す説明図
存性を示す説明図
【図６】従来の半導体発光装置における遠視野像の駆動
電流依存性を示す説明図
電流依存性を示す説明図
【図７】本発明の半導体発光装置における変化波長幅Δ
λと干渉フィルタの透過帯域幅ＢＷとの関係を示すグラ
フ
λと干渉フィルタの透過帯域幅ＢＷとの関係を示すグラ
フ
【図８】半導体発光装置の発振スペクトルの駆動電流依
存性を示す説明図
存性を示す説明図
【図９】本発明の半導体発光装置における遠視野像の駆
動電流依存性を示す説明図
動電流依存性を示す説明図
【図１０】半導体光増幅器の前端面反射率と発振スペク
トル線幅との関係を示す説明図
トル線幅との関係を示す説明図
【図１１】本発明による別の半導体発光装置を示す概略
平面図
平面図
【図１２】従来の別の半導体発光装置を示す概略平面図
10 半導体光増幅器 11 光ビーム 12 コリメータレンズ 13 ミラー 14 干渉フィルタ
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体光増幅器と、この半導体光増幅器
の一端面から出射した光を反射させて前記一端面に戻す
ミラーと、前記光の光路に挿入された狭透過波長帯域特
性のバンドパスフィルタとからなる半導体発光装置にお
いて、 前記半導体光増幅器のファブリ・ペロ内部モードの間隔
をｄλo （単位はｎｍ）としたとき、前記バンドパスフ
ィルタとして、透過帯域幅ＢＷ（２回透過時の半値全
幅：単位はｎｍ）が（ｄλo −0.025 ）／ 0.214なる値
よりも小さいものが用いられていることを特徴とする半
導体発光装置。 - 【請求項２】 半導体光増幅器の前記一端面と反対側の
端面の反射率が１％以上とされていることを特徴とする
請求項１記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836996A JPH1075004A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836996A JPH1075004A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 半導体発光装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006242474A Division JP2006339674A (ja) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1075004A true JPH1075004A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16875391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22836996A Pending JPH1075004A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1075004A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006030181A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Mitsutoyo Corp | 距離測定装置および距離測定方法 |
| JP2009049310A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Sony Corp | 半導体レーザ、バイオイメージングシステム、顕微鏡、光ディスク装置、光ピックアップ、加工装置および内視鏡 |
| JP2012015266A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Sony Corp | 半導体光増幅器 |
| JP2012195475A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子組立体及びその駆動方法 |
| GB2554393A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-04 | Univ Sheffield | Tuneable laser |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP22836996A patent/JPH1075004A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006030181A (ja) * | 2004-07-15 | 2006-02-02 | Mitsutoyo Corp | 距離測定装置および距離測定方法 |
| JP2009049310A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Sony Corp | 半導体レーザ、バイオイメージングシステム、顕微鏡、光ディスク装置、光ピックアップ、加工装置および内視鏡 |
| JP2012015266A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Sony Corp | 半導体光増幅器 |
| US8786941B2 (en) | 2010-06-30 | 2014-07-22 | Sony Corporation | Semiconductor optical amplifier |
| USRE45973E1 (en) | 2010-06-30 | 2016-04-12 | Sony Corporation | Semiconductor optical amplifier |
| JP2012195475A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Sony Corp | 半導体レーザ素子組立体及びその駆動方法 |
| GB2554393A (en) * | 2016-09-23 | 2018-04-04 | Univ Sheffield | Tuneable laser |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041115 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060725 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20061130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |