JPS62190887A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62190887A JPS62190887A JP3436286A JP3436286A JPS62190887A JP S62190887 A JPS62190887 A JP S62190887A JP 3436286 A JP3436286 A JP 3436286A JP 3436286 A JP3436286 A JP 3436286A JP S62190887 A JPS62190887 A JP S62190887A
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- Japan
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- semiconductor laser
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザに関する。
半導体レーザは通常ＧａＡｓやＩｎｐ等の基板の上に発
光部位であるいわゆる活性層を含む多層構造を液相エピ
タキシャル成長その他の成長法によって形成したものを
１００ないし１５０−程度の厚さに研摩した後、ｐ側お
よびｎ側にオーミック電極を形成し、どちらかの側をヒ
ートシンクに融着するという製法が一般的である。前述
の多層構造に−おける活性層から結晶表面までの距離は
、結晶成長上の種々の制約を考慮して、通常４ないし６
鱗程度に設計される。また、両側の電極の厚さいずれも
１ないし２μｓ程度であるのが普通である０周知のこと
であるが活性層での注入キャリアの再結合は発熱を伴な
い、この活性層の温度上昇は半導体レーザの諸特性およ
び信頼性に重大な影響を及ぼす、従って、周囲温度が比
較的高温の環境下で動作させることが想定される場合に
は通常活性層に近い側の電極、即ち基板側ではなく多層
構造側の電極をダイアモンド等のヒートシンクに融着す
る、いわゆるアップサイドダウンマウント（ｕｐ−９ｉ
ｄｅ−ｄｏｗｎ−ｍｏｕｎｔ ）状態で用いられるのが
普通である。半導体レーザを光フアイバ用光源として用
いる場合、半導体レーザと光学的に結合された光ファイ
バおよび同様に半導体レーザと光学的に結合されたモニ
タ用の受光素子とをひとつのケースにまとめた所謂モジ
ュールの形で利用されるのが普通である。半導体レーザ
の発振波長が１４ｍ以上のいわゆる長波長領域である場
合、前述の受光素子としてゲルマニウムフォトダイオー
ド（Ｇｅｒｓａｎ−ｉｕｍ ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ−
ＧｅＰＤ）が一般的に用いられる０周知の事実であるが
ＧｅＰＤは材料であるＧｅの物理的癌性質と゛して暗電
流が大きく、従って受光径はこれを大きくすることが困
難であって通常２０〇−程度の値に設計される。今前述
して、モジュールの概念図を第２図に示す、半導体レー
ザｌはヒートシンク２の表面にアップサイドダウン状態
で融着され、モニタ用の受光素子６が半導体レーザ１の
後方に設置されている。ヒートシンク２は組立工程での
取扱いを容易にし、あるいは位置精度を確保するため等
の理由から通常０．５ないし１１角の大きさを持つ、半
導体レーザｌの光学共振器方向の長さは０．２ないし０
．３＋ｓｍ程度に設計される。一方、受光素子は通常気
密封止ケース５に内蔵されて、ガラス等の材料からなる
窓５１を通して半導体レーザの後方発光部位１０１から
の光を受ける。以上述べたような状況下において半導体
レーザ１の後方端面１６における発光部位１０１から受
光素子６の受光面Ｂ１までの距離は１．５ないし２■程
度になる。
光部位であるいわゆる活性層を含む多層構造を液相エピ
タキシャル成長その他の成長法によって形成したものを
１００ないし１５０−程度の厚さに研摩した後、ｐ側お
よびｎ側にオーミック電極を形成し、どちらかの側をヒ
ートシンクに融着するという製法が一般的である。前述
の多層構造に−おける活性層から結晶表面までの距離は
、結晶成長上の種々の制約を考慮して、通常４ないし６
鱗程度に設計される。また、両側の電極の厚さいずれも
１ないし２μｓ程度であるのが普通である０周知のこと
であるが活性層での注入キャリアの再結合は発熱を伴な
い、この活性層の温度上昇は半導体レーザの諸特性およ
び信頼性に重大な影響を及ぼす、従って、周囲温度が比
較的高温の環境下で動作させることが想定される場合に
は通常活性層に近い側の電極、即ち基板側ではなく多層
構造側の電極をダイアモンド等のヒートシンクに融着す
る、いわゆるアップサイドダウンマウント（ｕｐ−９ｉ
ｄｅ−ｄｏｗｎ−ｍｏｕｎｔ ）状態で用いられるのが
普通である。半導体レーザを光フアイバ用光源として用
いる場合、半導体レーザと光学的に結合された光ファイ
バおよび同様に半導体レーザと光学的に結合されたモニ
タ用の受光素子とをひとつのケースにまとめた所謂モジ
ュールの形で利用されるのが普通である。半導体レーザ
の発振波長が１４ｍ以上のいわゆる長波長領域である場
合、前述の受光素子としてゲルマニウムフォトダイオー
ド（Ｇｅｒｓａｎ−ｉｕｍ ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ−
ＧｅＰＤ）が一般的に用いられる０周知の事実であるが
ＧｅＰＤは材料であるＧｅの物理的癌性質と゛して暗電
流が大きく、従って受光径はこれを大きくすることが困
難であって通常２０〇−程度の値に設計される。今前述
して、モジュールの概念図を第２図に示す、半導体レー
ザｌはヒートシンク２の表面にアップサイドダウン状態
で融着され、モニタ用の受光素子６が半導体レーザ１の
後方に設置されている。ヒートシンク２は組立工程での
取扱いを容易にし、あるいは位置精度を確保するため等
の理由から通常０．５ないし１１角の大きさを持つ、半
導体レーザｌの光学共振器方向の長さは０．２ないし０
．３＋ｓｍ程度に設計される。一方、受光素子は通常気
密封止ケース５に内蔵されて、ガラス等の材料からなる
窓５１を通して半導体レーザの後方発光部位１０１から
の光を受ける。以上述べたような状況下において半導体
レーザ１の後方端面１６における発光部位１０１から受
光素子６の受光面Ｂ１までの距離は１．５ないし２■程
度になる。
１−述した従来の半導体レーザは、アップサイドダウン
にてヒートシンクに融着して用いるとき、下記の様な問
題点を生ずる場合がある。ヒートシンク半導体レーザが
融着される側には、通常融着剤となるＳｎ、ＡｎＳｎ等
を蒸着等により形成しておき、半導体レーザをこの面に
接触させて昇温し。
にてヒートシンクに融着して用いるとき、下記の様な問
題点を生ずる場合がある。ヒートシンク半導体レーザが
融着される側には、通常融着剤となるＳｎ、ＡｎＳｎ等
を蒸着等により形成しておき、半導体レーザをこの面に
接触させて昇温し。
融着を行なうのであるが、このとき、ヒートシンク表面
の融着剤はいったん融解してから再固化するために鏡面
状になるのが普通である。その場合、半導体レーザから
出た光のうちヒートシンク表面で反射した成分が干渉効
果を生ずることが知られている。
の融着剤はいったん融解してから再固化するために鏡面
状になるのが普通である。その場合、半導体レーザから
出た光のうちヒートシンク表面で反射した成分が干渉効
果を生ずることが知られている。
いまこれを第２図において模式的に示せば、後方端面１
０１より水平方向より上方θなる角度をなす光線３１と
、水平方向より下方に０なる角度をなしヒートシンク表
面２２にて反射された光線３２との間に双方の光路長差
による位相遅れ分に反射による位相遅れ−πを加えた分
だけの位相差が生ずる。半導体レーザ１の活性層１０に
垂直な方向での放射バタンがガウス型の分布で近似され
るとすれば十分遠方での電界強度分布Ｅは ）・・・・・・・・・ （１） の形で表わされる。ただし、ｊは虚数単位、入。
０１より水平方向より上方θなる角度をなす光線３１と
、水平方向より下方に０なる角度をなしヒートシンク表
面２２にて反射された光線３２との間に双方の光路長差
による位相遅れ分に反射による位相遅れ−πを加えた分
だけの位相差が生ずる。半導体レーザ１の活性層１０に
垂直な方向での放射バタンがガウス型の分布で近似され
るとすれば十分遠方での電界強度分布Ｅは ）・・・・・・・・・ （１） の形で表わされる。ただし、ｊは虚数単位、入。
は放射される光の真空中での波長、ｈは出射部位１０１
、即ち活性層１０のヒートシンク表面２１からの距離で
ある。従って、十分遠方での光強度分布ｐは 木 −Ｅ−Ｅ と表わせる。ただし、ここでは係数を省略している。
、即ち活性層１０のヒートシンク表面２１からの距離で
ある。従って、十分遠方での光強度分布ｐは 木 −Ｅ−Ｅ と表わせる。ただし、ここでは係数を省略している。
式（２）に基いて半導体レーザ後方での活性層ｌＯに垂
直な方向の光強度分布を計算してみる。第４図に示すよ
うに後方端面ｌＧからの距離をＺ、ヒートシンク表面２
１からの高さをＸとする。後方端面での発光部位１０１
より十分遠い位置について考えているため、第２図にお
ける発光部位１０１ とその鏡像２０１はヒートシンク
表面２１にあるものと近似する。図中の０が十分小さい
場合 Ｘ＝Ｚ θ ・・・・・・・・・（３）なる近似式が成
立するから、これを用いて式（２）は以下のごとくなる
。
直な方向の光強度分布を計算してみる。第４図に示すよ
うに後方端面ｌＧからの距離をＺ、ヒートシンク表面２
１からの高さをＸとする。後方端面での発光部位１０１
より十分遠い位置について考えているため、第２図にお
ける発光部位１０１ とその鏡像２０１はヒートシンク
表面２１にあるものと近似する。図中の０が十分小さい
場合 Ｘ＝Ｚ θ ・・・・・・・・・（３）なる近似式が成
立するから、これを用いて式（２）は以下のごとくなる
。
これを計算すると第５図のような曲線が得られる。次に
典型的な例を用いて上記の式（４）の具体的な計算例を
示す。今、入。＝１．３μで発振するＩｎＧａＡｓｐ
／ＩｎＰダブルへテロ半導体レーザを考えると、活性層
ｌＯの厚さは通常ｏ、ｔ ＩＬ１１程度に設計され、そ
の際出射光の垂直放射角は半値全角で３５゜程度となり
、従って０Ｏ＝２０″となる。前述したようなパラメー
タ、即わちＺ＝２ｍｍ、ｈ＝５−を仮定とすると、第５
図における光強度が最低になる部位（ｘ＝０、 ｘ２、
Ｘ４− ） （７） 間隔ハ約２８０ Ｊｕｌ トｆ
する。ここで前述のようにφ２００騨の受光層を持つ受
光素子をモニタ用に用いるとその設置される位置によっ
て入射光量が大きくばらつくことが第５図より予想され
、その最大最小間の比率は計算上約２：１となる。実際
には上述した中での近似条件のずれやヒートシンク表面
２１の反射率不均一等によって第５図における光強度の
極大値が隣同士でさらに大きくばらつく場合もある。こ
のような理由により生ずる受光素子のモニタ電流値のば
らつきは単にモニタ電流値の絶対量不足のみならずこれ
を用いた前述のＡＰＣ回路等の設計、製作に大きな制約
を与え１歩留まりを左右する大きな要因となるため、極
力小さく押え込むことが必要がある。
典型的な例を用いて上記の式（４）の具体的な計算例を
示す。今、入。＝１．３μで発振するＩｎＧａＡｓｐ
／ＩｎＰダブルへテロ半導体レーザを考えると、活性層
ｌＯの厚さは通常ｏ、ｔ ＩＬ１１程度に設計され、そ
の際出射光の垂直放射角は半値全角で３５゜程度となり
、従って０Ｏ＝２０″となる。前述したようなパラメー
タ、即わちＺ＝２ｍｍ、ｈ＝５−を仮定とすると、第５
図における光強度が最低になる部位（ｘ＝０、 ｘ２、
Ｘ４− ） （７） 間隔ハ約２８０ Ｊｕｌ トｆ
する。ここで前述のようにφ２００騨の受光層を持つ受
光素子をモニタ用に用いるとその設置される位置によっ
て入射光量が大きくばらつくことが第５図より予想され
、その最大最小間の比率は計算上約２：１となる。実際
には上述した中での近似条件のずれやヒートシンク表面
２１の反射率不均一等によって第５図における光強度の
極大値が隣同士でさらに大きくばらつく場合もある。こ
のような理由により生ずる受光素子のモニタ電流値のば
らつきは単にモニタ電流値の絶対量不足のみならずこれ
を用いた前述のＡＰＣ回路等の設計、製作に大きな制約
を与え１歩留まりを左右する大きな要因となるため、極
力小さく押え込むことが必要がある。
本発明の半導体レーザは、半導体レーザの端面における
発光部位と、この発光部位に最も近い電極の最外層表面
との距離を１０μｓ以上あることを特徴とする。
発光部位と、この発光部位に最も近い電極の最外層表面
との距離を１０μｓ以上あることを特徴とする。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１［Δは本発明の半導体レーザの一実施例を示す模式
図である。
図である。
本実施例は、第２図に示した従来の半導体レーザ１と比
較すると結晶としての構造寸法は同一であり、したがっ
て活性層１０から結晶電極間界面１３までの距離は同じ
ヒートシンク２に融着された側の電極最外層１１ （Ｔ
ｆ、極金属の詳細な多層構造は省略しである）を厚くし
てあり、発光部位１０１とヒートシンク１表面２１との
距離が１０−以上となっている。
較すると結晶としての構造寸法は同一であり、したがっ
て活性層１０から結晶電極間界面１３までの距離は同じ
ヒートシンク２に融着された側の電極最外層１１ （Ｔ
ｆ、極金属の詳細な多層構造は省略しである）を厚くし
てあり、発光部位１０１とヒートシンク１表面２１との
距離が１０−以上となっている。
前述の第４図における光強度が極小値をとる位置（Ｘ２
、 Ｘａ −） （７）間隔はＺ−２＋＋＋ｅ 、 ｈ
−１０１１ｊテは約１１０μとなりざらにｈ＝１５４ｍ
では約９０−となって、ｈが大きくなる程その間隔は小
さくなってくる。
、 Ｘａ −） （７）間隔はＺ−２＋＋＋ｅ 、 ｈ
−１０１１ｊテは約１１０μとなりざらにｈ＝１５４ｍ
では約９０−となって、ｈが大きくなる程その間隔は小
さくなってくる。
通常の蒸着法によって第１図に示したような厚い電極層
を形成することはあまり現実的ではなく、特に３μｓ以
上という厚い金層を形成するためには鍍金による形成が
適している。
を形成することはあまり現実的ではなく、特に３μｓ以
上という厚い金層を形成するためには鍍金による形成が
適している。
ｈ＝１０−の場合、φ２００ ＩＪＪｌの受光素子への
入射光量ばらつきの幅は計算上約１．３：ｌ 、 ｈ−
ｔｓ牌の場合は計算上約１．１：１となり、実際の場合
に生ずる近似からのずれによるばらつき拡大を考慮して
も、入射光量のばらつきはｈ＝５ｇ程度の場合に比べて
大きく改善される。このため受光素子からの電流を用い
るＡＰＣ回路のダイナミック・レンジを過大に設定する
必要がなくなり、設計上大変有利な条件となる。受光素
子としては今までＧｅＰＤについて述べてきたが、低暗
電流、床受光可能波長域等の特徴をもった化合物系の受
光素子も開発が進んでいる。これらはＧｅＰＤに比べて
価格的に高いため、モジュールのコストを下げるために
は使用する受光素子の受光面積狭小化が望まれ、このと
き上述の受光素子の位置によって生ずるばらつきの低減
は必須要件である。
入射光量ばらつきの幅は計算上約１．３：ｌ 、 ｈ−
ｔｓ牌の場合は計算上約１．１：１となり、実際の場合
に生ずる近似からのずれによるばらつき拡大を考慮して
も、入射光量のばらつきはｈ＝５ｇ程度の場合に比べて
大きく改善される。このため受光素子からの電流を用い
るＡＰＣ回路のダイナミック・レンジを過大に設定する
必要がなくなり、設計上大変有利な条件となる。受光素
子としては今までＧｅＰＤについて述べてきたが、低暗
電流、床受光可能波長域等の特徴をもった化合物系の受
光素子も開発が進んでいる。これらはＧｅＰＤに比べて
価格的に高いため、モジュールのコストを下げるために
は使用する受光素子の受光面積狭小化が望まれ、このと
き上述の受光素子の位置によって生ずるばらつきの低減
は必須要件である。
以上説明したように本発明は、半導体レーザの発光部位
とヒートシンク表面との距離を１０μｓと大きくとって
、ヒートシンク表面での反射によって生ずる光強度の空
間的分布のくりかえし周期を小さくすることにより、発
光素子後方に設置する受光素子への入射光強度の、受光
素子の位置によって生ずるばらつきを低減できる効果が
ある。
とヒートシンク表面との距離を１０μｓと大きくとって
、ヒートシンク表面での反射によって生ずる光強度の空
間的分布のくりかえし周期を小さくすることにより、発
光素子後方に設置する受光素子への入射光強度の、受光
素子の位置によって生ずるばらつきを低減できる効果が
ある。
第１図は本発明半導体レーザの一実施例のヒートシンク
に融着された状態を示す模式図、第２図は従来の電極構
造をもった半導体レーザがヒートシンクに融着された状
態を示す模式図、第３図はレーザ、受光素子、光ファイ
バを一体化したモジュールの概念図、第４図はヒートシ
ンクに融着された半導体レーザ後方の光強度分布を示す
概念図、第５図は第３図に示した座標系における光強度
分布を示す図である。 １・・・・・・半導体レーザ、 ２・・・・・・ヒー
トシンク、１０・・・・・・活性層、 １１・・
・・・・電極、１３・・・・・・結晶電極界面、 ２１・・・・・・ヒートシンク表面、 １０１・・・発光部位。
に融着された状態を示す模式図、第２図は従来の電極構
造をもった半導体レーザがヒートシンクに融着された状
態を示す模式図、第３図はレーザ、受光素子、光ファイ
バを一体化したモジュールの概念図、第４図はヒートシ
ンクに融着された半導体レーザ後方の光強度分布を示す
概念図、第５図は第３図に示した座標系における光強度
分布を示す図である。 １・・・・・・半導体レーザ、 ２・・・・・・ヒー
トシンク、１０・・・・・・活性層、 １１・・
・・・・電極、１３・・・・・・結晶電極界面、 ２１・・・・・・ヒートシンク表面、 １０１・・・発光部位。
Claims (1)
- 半導体レーザにおいて、半導体レーザの端面における発
光部位と、前記発光部位に最も近い電極の最外層表面と
の距離が１０μｍ以上あることを特徴とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034362A JPH0754866B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034362A JPH0754866B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190887A true JPS62190887A (ja) | 1987-08-21 |
| JPH0754866B2 JPH0754866B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12412053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61034362A Expired - Lifetime JPH0754866B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754866B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193174A (ja) * | 1975-02-12 | 1976-08-16 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034362A patent/JPH0754866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193174A (ja) * | 1975-02-12 | 1976-08-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754866B2 (ja) | 1995-06-07 |
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