JPH1168221A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利得領域側端面の遠視野像の乱れを抑えるこ
とができる半導体レーザを提供することを課題とする。 【解決手段】 一定の幅を有する利得領域３ａと、該利
得領域から離れるにつれてその幅が順次狭くなっている
スポットサイズ変換領域３ｂとからなる，所定の方向に
ストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層３と、上クラ
ッド層４の活性層３の利得領域に沿った位置に設けられ
た、活性層３の伸びる方向に向かって格子配列された回
折格子１３と、スポットサイズ変換領域３ｂ側の端面上
に設けられた反射防止膜１４とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザに関
し、特に、主として光通信の分野において、光ファイバ
との光結合効率を大きくするために用いられる，スポッ
トサイズ変換器付の半導体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ共振器端面の前端面から後
端面までの全ての部分にわたって一様な幅，及び厚さを
有する活性層を持つ半導体レーザ（以下ＬＤと略す）で
は、導波され、前端面から出射されるレーザ光のスポッ
トサイズが、光ファイバのスポットサイズよりも小さい
ために、ＬＤを直接光ファイバと結合させた場合の結合
損失が大きい。そこで従来のＬＤにおいて、活性層の一
部に厚さの分布を持たせる、あるいは、活性層の幅に分
布を持たせることで、導波されて出射される光のスポッ
トサイズを大きくする機能を持たせたスポットサイズ変
換器を内蔵したＬＤである，いわゆるスポットサイズ変
換器付ＬＤが考えられている。

【０００３】図５は従来のスポットサイズ変換器付のＬ
Ｄの斜視図であり、図において、１はｐ型（以下ｐ−と
称す）ＩｎＰ半導体基板、２はｐ−ＩｎＰ下クラッド
層、３は上下をＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層に挟まれ
た、ＩｎＧａＡｓＰウェル層とＩｎＧａＡｓＰバリア層
とを交互に積層した多層構造からなる厚さが均一な活性
層で、この活性層３は、所定の方向にストライプ状に伸
びているとともに、この伸びる方向においては２つの領
域として、幅，即ちレーザ共振器長方向に垂直な方向の
長さが均一な利得領域３ａと、該利得領域３ａから離
れ、端面の一方に近づくにつれてその幅が順次狭くなっ
ている平面形状がテーパ状のスポットサイズ変換領域３
ｂとを備えている。４はｎ型（以下ｎ−と称す）ＩｎＰ
上クラッド層、５はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、６はｎ
−ＩｎＰ電流ブロック層で、このｐ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層５とｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６とにより電流狭搾
構造部を形成している。７はｎ−ＩｎＰコンタクト層、
８はＬＤアノード電極、９はＬＤカソード電極、１０は
カソード電極９が利得領域３ａ上においてコンタクト層
７と接触できるようにするための、利得領域３ａ上の領
域に開口部を有するＳｉＯ₂ 絶縁膜、１１は前端面に設
けられた前面反射膜、１２は後端面に設けられた後面高
反射膜である。

【０００４】また、図６は図５に示した従来のスポット
サイズ変換器付ＬＤの、活性層を含む位置における、レ
ーザ共振器長方向に沿った断面図であり、図において図
５と同一符号は同一又は相当する部分を示している。

【０００５】また、図７は従来の半導体レーザの動作を
説明するための平面図であり、図５と同一符号は同一又
は相当する部分を示しており、２０，２１は導波される
光を示している。

【０００６】この従来の半導体レーザの利得領域３ａ
は、通常のＬＤの活性層と同じく光の増幅作用を持ち、
スポットサイズ変換領域３ｂは、活性層３の幅が狭くな
るにつれて縦方向、即ち基板１の高さ方向、および横方
向、即ち基板１の高さ方向に垂直で，かつ活性層３の伸
びる方向に垂直な方向の光の閉じこめが弱くなることを
利用して、光のスポットサイズを拡げる機能を持つ。即
ち、この半導体レーザにおいて、電極８と電極９との間
に電圧を印加すると、ホールと電子が活性層３の利得領
域３ａに注入されて発光再結合が起こり光２０が発生す
る。そして、この光２０が活性層３に沿って導波され、
図７に示すように前端面と後端面との間を光が往復する
ことによりレーザ発振が起こる。この時、上述したよう
に、スポットサイズ変換領域３ｂにおいてはその幅がテ
ーパ状に狭くなっているため光の閉じ込めが弱くなって
いるため、導波される光２０はこの領域において広がっ
て導波され、その結果、レーザ光が広がってＬＤの前端
面であるスポットサイズ変換領域３ｂ側の端面から出射
され、スポットサイズの広いレーザ光を得ることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スポッ
トサイズ変換領域３ｂにおいては光が広がって導波され
るために、図７に示すように、スポットサイズ変換領域
３ｂ側の端面において反射されてＬＤ内をスポットサイ
ズ変換領域３ｂの後方、即ち利得領域３ａ側に向かって
伝搬されるレーザ光の一部２１が放射モード、即ち活性
層３の伸びる方向に対して広がって導波されるようにな
ってしまい、この光が主ビームと干渉することで、後端
面である利得領域３ａ側の端面から得られる遠視野像が
乱れてしまう。またこの遠視野像は特に温度変動に伴っ
て乱れてしまう。このため、例えば、後端面から出射さ
れるレーザ光をフォトダイオードで受光し、その光強度
からＬＤに注入する電流量を調節し、前端面から放射さ
れる光強度を一定に保ついわゆるＡＰＣ（Auto Power C
ontrol）動作させる場合においては、遠視野像の乱れに
よってフォトダイオードに入射する光の割合が変動する
ため、これに基づいてコントロールされる前端面から放
射されるレーザ光の強度が変動し、実用上大きな問題と
なっていた。そのため、この後端面の遠視野像の乱れを
抑えることができるＬＤ構造が求められていた。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、利得領域側端面の遠視野像
の乱れを抑えることができる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、第１導電型半導体基板上に形成された第１導電
型下クラッド層と、該下クラッド層上に配置された、一
定の幅を有する利得領域と、該利得領域から離れるにつ
れてその幅が順次狭くなっているスポットサイズ変換領
域とからなる，所定の方向にストライプ状に伸びる一定
の厚さの活性層と、該活性層の両側面に接するよう設け
られた電流狭搾構造部と、上記活性層上に配置された第
２導電型上クラッド層と、該上クラッド層上に配置され
た第２導電型コンタクト層と、上記下クラッド層または
上クラッド層のいずれか一方の、上記活性層の利得領域
の全域に沿った位置に設けられた、活性層の伸びる方向
に向かって格子配列された回折格子と、上記活性層の伸
びる方向に対して垂直に設けられた一対の端面と、上記
スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられた反
射防止膜とを備えるようにしたものである。

【００１０】また、上記回折格子を、屈折率の異なる半
導体材料を交互に配列してなる屈折率結合型回折格子と
したものである。

【００１１】また、上記回折格子を、利得の異なる半導
体材料を交互に配列してなる利得結合型回折格子とした
ものである。

【００１２】また、上記回折格子を、λ／４シフト型の
回折格子（ただしλは導波される光の波長）としたもの
である。

【００１３】また、この発明に係る半導体レーザは、第
１導電型半導体基板上に形成された第１導電型下クラッ
ド層と、該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有
する利得領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅
が順次狭くなっているスポットサイズ変換領域とからな
る，所定の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活
性層と、該活性層の両側面に接するよう設けられた電流
狭搾構造部と、上記活性層上に配置された第２導電型上
クラッド層と、該上クラッド層上に配置された第２導電
型コンタクト層と、上記下クラッド層または上クラッド
層のいずれか一方の、上記活性層の利得領域内のスポッ
トサイズ変換領域側の領域に沿った位置にのみ設けられ
た、活性層の伸びる方向に向かって格子配列された回折
格子と、上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けら
れた、上記利得領域側がレーザ共振器端面となっている
一対の端面と、上記スポットサイズ変換領域側の上記端
面上に設けられた反射防止膜とを備えるようにしたもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１に係る半導
体レーザの構造を示す基板上方からみた平面図（図１
(a))，この図１(a) のIb−Ib線による断面図（図１
(b))，及び図１(a) のIc−Ic線による断面図（図１(c))
であり、図において、１はｐ型（以下ｐ−と称す）Ｉｎ
Ｐからなる半導体基板、２は基板１上に配置されたｐ−
ＩｎＰ下クラッド層、３は下クラッド層２上に配置され
た、その上下をＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層に挟まれ
た、ＩｎＧａＡｓＰウェル層とＩｎＧａＡｓＰバリア層
とを交互に積層した多層構造からなる、厚さが全域にわ
たって均一な活性層で、この活性層３は、所定の方向に
ストライプ状に伸びているとともに、この伸びる方向に
おいては２つの領域として、幅、即ちレーザ共振器長方
向に垂直な方向の長さが均一な利得領域３ａと、該利得
領域３ａから離れ、端面の一方に近づくにつれてその幅
が順次狭くなっている平面形状がテーパ状のスポットサ
イズ変換領域３ｂとを備えている。なお、活性層３とし
ては単層の活性層や、他の材料からなる活性層を用いる
ようにしてもよい。４は活性層３上に配置されたｎ型
（以下ｎ−と称す）ＩｎＰ上クラッド層で、この上クラ
ッド層４，活性層３，及び下クラッド層２はレーザ共振
器長方向に伸びるメサ形状を有している。１３は上クラ
ッド層４の活性層の利得領域３ａの近傍に設けられた、
活性層３の伸びる方向に向かって格子配列された回折格
子で、ここでは活性層３の表面に平行となるように一定
の周期で配列された，半導体レーザの幅方向にストライ
プ状に伸びる，例えばｎ−Ｉｎ_0.798 Ｇａ_0.202 Ａｓ
_0.491 Ｐ_0.559 層等の、ＩｎＰに対して屈折率の異なる
材料からなる複数の埋め込み層１３ａをｎ−ＩｎＰ上ク
ラッド層４に埋め込んでなる屈折率結合型の回折格子を
用いている。１３ｃは複数の埋め込み層１３ａを形成す
るために用いる埋め込み層１３ａと同じ材料からなる屈
折率結合層、５及び６は、活性層３の両側面に接するよ
う、上記メサ形状を有する部分を埋め込むように配置さ
れたｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、及びｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層で、このｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５とｎ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層６とにより電流狭搾構造部を形成し
ている。７はｎ−ＩｎＰコンタクト層、８はＬＤアノー
ド電極、９はＬＤカソード電極、１０はカソード電極９
が利得領域３ａ上のみにおいてコンタクト層７と接触で
きるようにするための、利得領域３ａ上の領域に開口部
を有するＳｉＯ₂ 絶縁膜、１４はスポットサイズ変換領
域３ｂ側の端面である前端面に設けられた反射防止膜
（ＡＲ膜）、１２は利得領域３ａ側の端面である後端面
に設けられた後面高反射膜で、この高反射膜１２は必要
に応じて設けないようにしてもよい。

【００１５】また、図２は実施の形態１に係る半導体レ
ーザの動作を説明するための平面図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、２２は活性層３を導波される光である。

【００１６】また、図３は本発明の実施の形態１に係る
半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図であ
り、図において、図１と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、４ａ，４ｂは，第１，第２の上クラ
ッド層で、この第１，第２の上クラッド層４ａ，４ｂが
積層されて上述した上クラッド層４となる。１５はレジ
スト膜、１６は絶縁膜である。

【００１７】本実施の形態１に係る半導体レーザは、均
一な幅を持つ、光の増幅作用を持つ利得領域３ａと、該
利得領域から離れるにつれてその幅がテーパ状に順次狭
くなっている、光のスポットサイズを拡げる機能を持つ
スポットサイズ変換領域３ｂからなる活性層３を備えた
半導体レーザにおいて、利得領域３ａの上部あるいは下
部の近傍に屈折率結合型回折格子１３を設け、その前端
面に反射防止膜（ＡＲ膜）１４をコーティングするよう
にしたものである。

【００１８】次に製造方法について説明する。まず、図
３(a) に示すように、ウエハ状態の基板１上に下クラッ
ド層２，活性層３，第１の上クラッド層４ａ，屈折率結
合層１３ｃを順次エピタキシャル成長させる。次に、こ
の屈折率結合層１３ｃ上にレジスト膜１５を塗布し、こ
れを干渉露光法を用いた写真製版技術によりパターニン
グして、図３(b) に示すように、レーザ共振器長方向と
なる方向に対して垂直な方向に伸びる，所定の間隔で配
列された複数のストライプ状のレジストパターンを形成
し、これをマスクとして選択的に上記屈折率結合層１３
ｃをエッチングして図３(c) に示すように、一定の周期
で配列された，半導体レーザの幅方向にストライプ状に
伸びる複数の埋め込み層１３ａを得る。そして、レジス
ト膜１５を除去した後、図３(d) に示すように、埋め込
み層１３ａを埋め込むように第１上クラッド層４ａ上に
第２上クラッド層４ｂを成長させることにより、上クラ
ッド層４の活性層３近傍に回折格子１３が形成される。

【００１９】続いて、上クラッド層４上に、利得領域３
ａを形成する領域上においては幅が一定であり、スポッ
トサイズ変換領域３ｂを形成する領域上においては幅が
順次テーパ状に小さくなっているストライプ形状を有す
る絶縁膜１６を形成し、図３(e) に示すように、これを
マスクとして上クラッド層４，活性層３，下クラッド層
２の上部を選択的にエッチングしてメサ形状とした後、
このメサ形状となっている部分を埋め込むように上記絶
縁膜１６をマスクとして電流ブロック層５，及び電流ブ
ロック層６を埋め込み成長させ、絶縁膜１６を除去後、
図３(f) に示すように、コンタクト層７を結晶成長させ
る。なお、絶縁膜１６の代わりにパターニングしたレジ
スト膜を用いるようにしてもよい。

【００２０】この後、コンタクト層７上に絶縁膜１０を
形成し、これの利得領域３ａ側の領域に開口部を設け、
該開口部を含む領域上にカソード電極９を形成し、基板
１の裏面側にアノード電極８を形成し、ウエハより各素
子を切り離して活性層３の伸びる方向に対して垂直な一
対の端面を形成した後、この端面のスポットサイズ変換
領域３ｂ側に反射防止膜１４をコーティングし、さらに
利得領域３ａ側の端面に必要に応じて高反射膜１２を形
成して、図１に示すような半導体レーザを得る。

【００２１】次に動作について説明する。アノード電極
８とカソード電極９との間に電圧を印加すると、ホール
と電子が活性層３の利得領域３ａに注入されて発光再結
合が起こり光２２が発生し、この光２２は活性層３に沿
って導波されるが、図５に示すように、レーザ光は回折
格子１３によるブラッグ反射を受けるため、基本的には
通常の分布帰還型レーザと同様に利得領域３ａ内を往復
してレーザ発振が起こり、その一部がスポットサイズ変
換領域３ｂ側に進み、端面から出射される。この時、ス
ポットサイズ変換領域３ｂにおいては、その幅がテーパ
状に狭くなっており光の閉じ込めが弱くなっているた
め、導波される光２２はこの領域において広がって導波
され、その結果、レーザ光が広がって端面から出射さ
れ、スポットサイズの広いレーザ光を得ることができ
る。

【００２２】このとき、スポットサイズ変換領域３ｂ側
の端面に無反射膜１４を設けているため、利得領域３ａ
からスポットサイズ変換領域３ｂに進む光はほとんどこ
の端面において反射されず、端面から利得領域３ｂに戻
るレーザ光は非常に少ない。従って、利得領域３ａ側の
端面へと進む放射モードも少なくなり、利得領域３ａ側
の端面の遠視野像は通常のスポットサイズ変換領域を有
さない半導体レーザと同様に、乱れがなくきれいでかつ
温度に対しても安定となる。この結果、ＡＰＣ（Auto P
ower Control）動作させる場合においても安定動作が可
能となる。

【００２３】また、前端面に反射防止膜１４が形成され
ているため、前端面におけるレーザ光の反射が少なくな
るため、スポットサイズ変換領域３ｂを伝搬するレーザ
光が少なくなったとしても、前端面から放射されるレー
ザ光の強度は、上述した従来のスポットサイズ変換器を
備えたＬＤと変わらなくすることができる。

【００２４】このように本実施の形態１によれば、一定
の幅を有する利得領域３ａと、該利得領域から離れるに
つれてその幅が順次狭くなっているスポットサイズ変換
領域３ｂとからなる，所定の方向にストライプ状に伸び
る一定の厚さの活性層３と、上クラッド層４の活性層３
の利得領域に沿った位置に設けられた、活性層３の伸び
る方向に向かって格子配列された回折格子１３と、スポ
ットサイズ変換領域３ｂ側の端面上に設けられた反射防
止膜１４とを備えたから、活性層の利得領域のみにおい
てレーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導
波される光のスポットサイズ変換領域側の端面における
反射を防ぐことができ、遠視野像の乱れの少ない半導体
レーザを提供できる効果がある。

【００２５】なお、本実施の形態１においては、上クラ
ッド層４に屈折率の異なる材料からなる埋め込み層１３
を埋め込んでなる埋込み型の回折格子を用いたが、その
界面が回折格子形状となっている屈折率の異なる２つの
半導体層を積層した上クラッド層を用いて、この上クラ
ッド層の２つの半導体層の界面近傍を回折格子として用
いるようにしてもよい。

【００２６】また、本実施の形態１においては、上クラ
ッド層４の活性層３近傍に回折格子を設けた場合につい
て説明したが、本発明においては、下クラッド層の活性
層近傍に回折格子を設けるようにしてもよく、このよう
な場合においても上記実施の形態１と同様の効果を奏す
る。

【００２７】ここで、本実施の形態１においては、幅に
分布を持たせたスポットサイズ変換領域３ｂを活性層３
に設けることによりスポットサイズを拡げられるように
した半導体レーザにおいて、利得領域３ｂ近傍に回折格
子１３を設けるとともに、無反射膜１４を設けて、遠視
野像の乱れを無くすようにしているが、層厚にテーパ状
の分布を持たせたスポットサイズ変換領域を活性層に設
けて光のスポットサイズを拡げるようにした半導体レー
ザにおいて、回折格子と無反射膜とを設けて、本実施の
形態１と同様の効果が得られるようにすることが考えら
れる。

【００２８】しかしながら、このような半導体レーザに
おいては、その製造工程において、幅の異なる開口部を
設けたマスクを用いて厚さが部分的に異なる活性層を選
択成長させる工程が必要となるが、このような選択成長
により活性層を形成すると、特にストライプ形成領域上
においては活性層表面の高さが一定とはならず、ウエハ
上において表面に凹凸が生じ、回折格子を形成する際に
用いるレジストを均一な厚さに塗布することが難しくな
り、写真製版によるパターニングを精度よく行うことが
できず、回折格子の格子同士の間隔にバラツキが生じた
り、また、本来同じ厚さであるべき活性層の利得領域に
おいてもわずかな層厚分布が生じ、このわずかな分布に
より、光に対する実効的な屈折率が利得領域内の位置に
おいても変化し、実効的な回折格子のピッチが変化した
りする結果、良好な回折格子を形成することが困難とな
り、利得領域における単一モード発振が困難となり、雑
音が生じる等の問題が発生してしまう。また、スポット
サイズ変換領域の厚さの分布の制御も困難であるととも
に、スポットサイズ変換領域と利得領域との境界部分が
不明瞭となり、スポットサイズ変換領域部分上にも一部
回折格子が形成されてしまったりする。このため、この
ような構造とした場合、本願のような品質のよい半導体
レーザは得られない。

【００２９】これに対し、この実施の形態１に係る半導
体レーザにおいては、スポットサイズ変換領域及び利得
領域の活性層厚がともに均一であるのでこのような問題
はない。また、この実施の形態１に係る半導体レーザに
おいては、写真製版技術とエッチングによって活性層幅
を制御するため、活性層幅の制御が容易かつ高精度であ
り、利得領域とスポットサイズ変換領域を完全に分離し
て、利得領域のみに回折格子を形成することが容易に可
能である。

【００３０】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２に係る半導体レーザの構造を示すレーザ共振器長方向
の断面図であり、図において図１と同一符号は同一又は
相当する部分を示しており、３３は、利得領域３ａのス
ポットサイズ変換領域３ｂに接する領域近傍の上部のみ
に設けられた十分に結合効率が大きい屈折率結合型回折
格子であり、この回折格子３３の構造は、レーザ共振器
長方向の長さが異なる点、及びその材料組成を光を反射
させるために十分な結合効率が得られるように調整した
点を除けば、回折格子１３と同様の構造を有しており、
上記実施の形態１において説明した回折格子１３の製造
方法と同様の製造方法により製造される。なお、この実
施の形態２においては、利得領域３ａ側の端面は、光を
反射させることができる共振器端面となるように、へき
開等により形成して十分な反射率が得られるものとして
おく。

【００３１】この実施の形態２に係る半導体レーザは、
上記実施の形態１に係る半導体レーザにおいて、利得領
域３ａの全ての領域上に屈折率結合型の回折格子１３を
設ける代わりに、利得領域３ａのスポットサイズ変換領
域３ｂに接する領域近傍の上部のみに回折格子３３を設
けるようにして、利得領域３ａにおいて発生した光をこ
の回折格子１３と利得領域３ａ側の端面との間において
反射させて、これによりレーザ発振が起こるようにした
ものである。

【００３２】この実施の形態２においても、上記実施の
形態１と同様の効果を奏するとともに、この結合効率を
大きくした回折格子３３は、スポットサイズ変換領域３
ｂから利得領域３ａへと進む光に対する反射率が十分に
高いため、スポットサイズ変換領域３ｂ側の前端面にお
ける反射によってスポットサイズ変換領域３ｂ側から利
得領域３ａ側へと伝搬してくる光をなるべく利得領域３
ａに進入させないようにすることができる効果がある。

【００３３】実施の形態３．図８は本発明の実施の形態
３に係る半導体レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、４３は回折格子、４３ａは例えばＩｎ_0.53Ｇａ
_0.47Ａｓ等の、上クラッド層４の材料に対して利得の異
なる材料からなる埋込み層である。

【００３４】本実施の形態３は、上記実施の形態１で示
した半導体レーザにおいて、上クラッド層４に対して屈
折率の異なる埋め込み層１３ａの代わりに、上クラッド
層４に対して利得の異なる埋め込み層４３ａを用いるよ
うにして、利得領域３ａ上に設ける回折格子を利得結合
型の回折格子４３としたものであり、このような実施の
形態３においても上記実施の形態１と同様の効果を奏す
るとともに、利得結合型回折格子４３を用いることで、
主モードと副モードのしきい値利得差を大きくすること
ができ、スポットサイズ変換領域３ｂ側の前端面からの
戻り光に起因するモードホッピング雑音を低減すること
ができる。

【００３５】実施の形態４．図９は本発明の実施の形態
４に係る半導体レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、５３はλ／４シフト型の回折格子（ただしλは
利得領域３ａ内を導波される光の波長を示す）で、この
回折格子５３は埋め込み層１３ａの配列周期を調整し
て、利得領域３ａのレーザ共振器長方向における中央部
において回折格子を２分し、その一方の格子の配列周期
を他方に対してλ／４ずらすようにして設けることによ
り容易に形成可能である。

【００３６】本実施の形態４は、上記実施の形態１に示
した半導体レーザにおいて、屈折率結合型の回折格子１
３の埋め込み層１３ａの格子配列の周期を調整してλ／
４シフト型の回折格子５３としたものであり、このよう
な実施の形態４においても上記実施の形態１と同様の効
果を奏するとともに、利得領域３ａ上に形成される回折
格子をλ／４シフト型の回折格子としたことにより、レ
ーザ光のサイドモード抑圧比を大きくして主モードと副
モードとのピークの差を大きくすることができ、安定し
て主モードを得ることができる効果がある。

【００３７】なお、上記実施の形態１〜４においては基
板としてＩｎＰを用いたＩｎＰ系材料からなる半導体レ
ーザについて説明したが、本発明はＧａＡｓ系材料等
の、他の材料系の半導体レーザにおいても適用できるも
のであり、このような場合においても上記実施の形態１
〜４と同様の効果を奏する。

【００３８】また、上記実施の形態１〜４においては基
板の導電型をｐ型とした場合について説明したが、本発
明は基板の導電型をｎ型として、上記各実施の形態にお
いてはｎ型であった層をｐ型に，ｐ型であった層をｎ型
にした場合においても適用できるものであり、このよう
な場合においても上記実施の形態１〜４と同様の効果を
奏する。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１導
電型半導体基板上に形成された第１導電型下クラッド層
と、該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する
利得領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順
次狭くなっているスポットサイズ変換領域とからなる，
所定の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層
と、該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾
構造部と、上記活性層上に配置された第２導電型上クラ
ッド層と、該上クラッド層上に配置された第２導電型コ
ンタクト層と、上記下クラッド層または上クラッド層の
いずれか一方の、上記活性層の利得領域の全域に沿った
位置に設けられた、活性層の伸びる方向に向かって格子
配列された回折格子と、上記活性層の伸びる方向に対し
て垂直に設けられた一対の端面と、上記スポットサイズ
変換領域側の上記端面上に設けられた反射防止膜とを備
えるようにしたから、活性層の利得領域のみにおいてレ
ーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導波さ
れる光のスポットサイズ変換領域側の端面における反射
を防ぐことができ、遠視野像の乱れの少ない半導体レー
ザを提供できる効果がある。

【００４０】また、この発明によれば、上記回折格子
を、屈折率の異なる半導体材料を交互に配列してなる屈
折率結合型回折格子としたから、遠視野像の乱れの少な
い半導体レーザを提供できる効果がある。

【００４１】また、この発明によれば、上記回折格子
を、利得の異なる半導体材料を交互に配列してなる利得
結合型回折格子としたから、主モードと副モードのしき
い値利得差を大きくすることができ、スポットサイズ変
換領域側の端面からの戻り光に起因するモードホッピン
グ雑音を低減することができる半導体レーザを提供でき
る効果がある。

【００４２】また、この発明によれば、上記回折格子
を、λ／４シフト型の回折格子としたから、レーザ光の
サイドモード抑圧比を大きくして主モードと副モードと
のピークの差を大きくすることができ、安定して主モー
ドが得ることができる半導体レーザを提供できる効果が
ある。

【００４３】また、この発明によれば、この発明に係る
半導体レーザは、第１導電型半導体基板上に形成された
第１導電型下クラッド層と、該下クラッド層上に配置さ
れた、一定の幅を有する利得領域と、該利得領域から離
れるにつれてその幅が順次狭くなっているスポットサイ
ズ変換領域とからなる，所定の方向にストライプ状に伸
びる一定の厚さの活性層と、該活性層の両側面に接する
よう設けられた電流狭搾構造部と、上記活性層上に配置
された第２導電型上クラッド層と、該上クラッド層上に
配置された第２導電型コンタクト層と、上記下クラッド
層または上クラッド層のいずれか一方の、上記活性層の
利得領域内のスポットサイズ変換領域側の領域に沿った
位置にのみ設けられた、活性層の伸びる方向に向かって
格子配列された回折格子と、上記活性層の伸びる方向に
対して垂直に設けられた、上記利得領域側がレーザ共振
器端面となっている一対の端面と、上記スポットサイズ
変換領域側の上記端面上に設けられた反射防止膜とを備
えるようにしたから、活性層の利得領域のみにおいてレ
ーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導波さ
れる光のスポットサイズ変換領域側の端面における反射
を防ぐことにより、遠視野像の乱れの少ない半導体レー
ザを提供できるとともに、スポットサイズ変換領域側の
端面における反射によってスポットサイズ変換領域側か
ら利得領域側へと伝搬してくる光をなるべく利得領域に
進入させないようにして、遠視野像の乱れのより少ない
半導体レーザを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの
構造を示す図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの
構造を説明するための平面図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの
製造方法を示す斜視図である。

【図４】 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。

【図５】 従来の半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。

【図６】 従来の半導体レーザの構造を示す断面図であ
る。

【図７】 従来の半導体レーザの問題点を説明するため
の平面図である。

【図８】 本発明の実施の形態３に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態４に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ｐ−ＩｎＰ基板、２ ｐ−ＩｎＰ下クラッド層、３
活性層、３ａ 利得領域、３ｂ レーザスポット変換
領域、４ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層、４ａ 第１上クラ
ッド層、４ｂ 第２上クラッド層、５ ｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層、６ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、７ ｎ−
ＩｎＰコンタクト層、８ ＬＤアノード電極、９ ＬＤ
カソード電極、１０ ＳｉＯ₂ 絶縁膜、１１ 反射膜、
１２ 後面高反射膜、１３，３３ 屈折率結合型回折格
子、１３ａ，４３ａ 埋込み層、１３ｃ 屈折率結合
層、１４ 反射防止膜、１５ レジスト膜、２２ 導波
される光、４３ 利得結合型回折格子、５３ λ／４シ
フト型回折格子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型半導体基板上に形成された第
   １導電型下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する利得
   領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順次狭
   くなっているスポットサイズ変換領域とからなる，所定
   の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層と、 該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾構造
   部と、 上記活性層上に配置された第２導電型上クラッド層と、 該上クラッド層上に配置された第２導電型コンタクト層
   と、 上記下クラッド層または上クラッド層のいずれか一方
   の、上記活性層の利得領域の全域に沿った位置に設けら
   れた、活性層の伸びる方向に向かって格子配列された回
   折格子と、 上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けられた一対
   の端面と、 上記スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられ
   た反射防止膜とを備えたことを特徴とする半導体レー
   ザ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
   て、 上記回折格子は、屈折率の異なる半導体材料を交互に配
   列してなる屈折率結合型回折格子であることを特徴とす
   る半導体レーザ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
   て、 上記回折格子は、利得の異なる半導体材料を交互に配列
   してなる利得結合型回折格子であることを特徴とする半
   導体レーザ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
   て、 上記回折格子は、λ／４シフト型の回折格子（ただしλ
   は導波される光の波長）であることを特徴とする半導体
   レーザ。
5. 【請求項５】 第１導電型半導体基板上に形成された第
   １導電型下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する利得
   領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順次狭
   くなっているスポットサイズ変換領域とからなる，所定
   の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層と、 該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾構造
   部と、 上記活性層上に配置された第２導電型上クラッド層と、 該上クラッド層上に配置された第２導電型コンタクト層
   と、 上記下クラッド層または上クラッド層のいずれか一方
   の、上記活性層の利得領域内のスポットサイズ変換領域
   側の領域に沿った位置にのみ設けられた、活性層の伸び
   る方向に向かって格子配列された回折格子と、 上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けられた、上
   記利得領域側がレーザ共振器端面となっている一対の端
   面と、 上記スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられ
   た反射防止膜とを備えたことを特徴とする半導体レー
   ザ。