JPS6237899B2 - - Google Patents
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- JPS6237899B2 JPS6237899B2 JP55112170A JP11217080A JPS6237899B2 JP S6237899 B2 JPS6237899 B2 JP S6237899B2 JP 55112170 A JP55112170 A JP 55112170A JP 11217080 A JP11217080 A JP 11217080A JP S6237899 B2 JPS6237899 B2 JP S6237899B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- electrode
- oscillation
- small electrode
- optical
- Prior art date
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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
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/106—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying thickness along the optical axis
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザ、殊に高出力、長寿
命、高信頼性を保ちながらもマルチモード発振を
可能とした半導体レーザに関する。
命、高信頼性を保ちながらもマルチモード発振を
可能とした半導体レーザに関する。
半導体レーザの発振光を光学系を用いて、情報
媒体に集束照射し、照射光の一部を情報媒体で反
射させて同一の光学系を通してもとの半導体レー
ザに帰還すると、半導体レーザの光出力や端子電
圧が変化する。この変化は半導体レーザの自己結
合効果と呼ばれ、光デイスクなどの情報媒体の信
号読取用ピツクアツプとして応用できることが知
られている。
媒体に集束照射し、照射光の一部を情報媒体で反
射させて同一の光学系を通してもとの半導体レー
ザに帰還すると、半導体レーザの光出力や端子電
圧が変化する。この変化は半導体レーザの自己結
合効果と呼ばれ、光デイスクなどの情報媒体の信
号読取用ピツクアツプとして応用できることが知
られている。
一方、近年の半導体レーザの特性改良は目ざま
しく、高出力化、長寿命化はほぼ目標を達成し
た。発振スペクトルの制御も様々な構造や工夫で
可能となり、横モードの発生が無い、単一縦モー
ド発振が普通になつた。これに伴い、半導体レー
ザ光の可干渉性は著しく向上し、Ｈl―Ｎlレーザ
以上のものも得られている。
しく、高出力化、長寿命化はほぼ目標を達成し
た。発振スペクトルの制御も様々な構造や工夫で
可能となり、横モードの発生が無い、単一縦モー
ド発振が普通になつた。これに伴い、半導体レー
ザ光の可干渉性は著しく向上し、Ｈl―Ｎlレーザ
以上のものも得られている。
しかしながら、半導体レーザの可干渉性の向上
は、半導体レーザの応用を進める上で、思わぬ問
題を提起した。すなわち、半導体レーザの自己結
合効果を用いた光メモリ、たとえば光デイスク用
ピツクアツプでは、半導体レーザと情報媒体との
距離は数cmであることが望ましく、事実、そのよ
うなものが開発されているが、この距離は、半導
体レーザの可干渉距離内となり、情報媒体から反
射して、もとの半導体レーザに戻る光は、もとの
発振光と干渉することになる。このため、光デイ
スクの微小な振動に対応して、光出力が変化した
りあるいは、注入電流に対する光出力特性が非線
形となる事態が生じ光デイスクの信号読取のSN
比が低下したり、場合によつては、光デイスク読
取時の焦点制御のためのウオブリングによる信号
検出が不可能になる。また、光フアイバを用いた
光通信システムにおいても、半導体レーザ光を光
フアイバに結合する時に、発振光の一部が光フア
イバ端面で反射し、もとの半導体レーザに戻るた
め、いわば好むと好まざるとにかかわらず、半導
体レーザの自己結合効果が起きて、光出力の変動
を起す問題がある。
は、半導体レーザの応用を進める上で、思わぬ問
題を提起した。すなわち、半導体レーザの自己結
合効果を用いた光メモリ、たとえば光デイスク用
ピツクアツプでは、半導体レーザと情報媒体との
距離は数cmであることが望ましく、事実、そのよ
うなものが開発されているが、この距離は、半導
体レーザの可干渉距離内となり、情報媒体から反
射して、もとの半導体レーザに戻る光は、もとの
発振光と干渉することになる。このため、光デイ
スクの微小な振動に対応して、光出力が変化した
りあるいは、注入電流に対する光出力特性が非線
形となる事態が生じ光デイスクの信号読取のSN
比が低下したり、場合によつては、光デイスク読
取時の焦点制御のためのウオブリングによる信号
検出が不可能になる。また、光フアイバを用いた
光通信システムにおいても、半導体レーザ光を光
フアイバに結合する時に、発振光の一部が光フア
イバ端面で反射し、もとの半導体レーザに戻るた
め、いわば好むと好まざるとにかかわらず、半導
体レーザの自己結合効果が起きて、光出力の変動
を起す問題がある。
半導体レーザの単一縦モード発振は、このよう
に、各種の問題を引起したため、光通信システム
では、1GHz以下、100MHz程度の帯域で、光源
としては縦モードマルチの半導体レーザを用いる
ことが望ましいという現状である。また、光デイ
スクなどの光メモリ用ピツクアツプとして半導体
レーザの自己結合効果を用いる場合にもマルチモ
ード発振の半導体レーザが望ましいものとなつて
いる。しかし、これも、高出力、長寿命等の諸特
性が満足されての話であつて、在来のマルチモー
ド・レーザをそのまま採用することはできない。
に、各種の問題を引起したため、光通信システム
では、1GHz以下、100MHz程度の帯域で、光源
としては縦モードマルチの半導体レーザを用いる
ことが望ましいという現状である。また、光デイ
スクなどの光メモリ用ピツクアツプとして半導体
レーザの自己結合効果を用いる場合にもマルチモ
ード発振の半導体レーザが望ましいものとなつて
いる。しかし、これも、高出力、長寿命等の諸特
性が満足されての話であつて、在来のマルチモー
ド・レーザをそのまま採用することはできない。
というのも、半導体レーザの特性改良の歴史を
省みると判かるように、従来のマルチモード・レ
ーザは、意図してマルチモード化していたのでは
なく、半導体結晶育成時に生ずる結晶欠陥や導波
路構造の不均一性等に基いてそうならざるを得な
かつたのであり、マルチモード発振レーザと言え
ば小出力、短寿命等の悪い特性のレーザと言うの
と同じだつたからである。
省みると判かるように、従来のマルチモード・レ
ーザは、意図してマルチモード化していたのでは
なく、半導体結晶育成時に生ずる結晶欠陥や導波
路構造の不均一性等に基いてそうならざるを得な
かつたのであり、マルチモード発振レーザと言え
ば小出力、短寿命等の悪い特性のレーザと言うの
と同じだつたからである。
本発明は以上に鑑み、高出力、最寿命という特
性改良の進んだ単一縦モード半導体レーザと同等
以上の性能を保ち、信頼性の高いマルチモード発
振レーザを提供せんとするものである。
性改良の進んだ単一縦モード半導体レーザと同等
以上の性能を保ち、信頼性の高いマルチモード発
振レーザを提供せんとするものである。
本発明はまた、特性の勝れた昨今の単一縦モー
ド発振半導体レーザの構成部分としての電流注入
電極に積極的な改変を施すことにより、諸特性を
良好に保ちながら、マルチモード発振化に成功し
たものと言うこともできる。
ド発振半導体レーザの構成部分としての電流注入
電極に積極的な改変を施すことにより、諸特性を
良好に保ちながら、マルチモード発振化に成功し
たものと言うこともできる。
以下、本発明の実施例に就き説明するが、以上
のような本発明改変を施す対象となる電流注入形
半導体レーザとして、第１図に従来の単一縦モー
ド半導体レーザの一例を示している。
のような本発明改変を施す対象となる電流注入形
半導体レーザとして、第１図に従来の単一縦モー
ド半導体レーザの一例を示している。
このレーザは、GaAlAsレーザを想定してい
て、その構造は、ｎ形GaAs基板１にｎ形
GaAlAs２、GaAs活性層３、ｐ形GaAlAs４、ｐ
形GaAs５を次次と成長させ、さらに絶縁物６を
介して正電極８を、また基板１の下側には負電極
７を取りつけて成つている。活性層３の典形的な
厚さは0.2μｍ程度であり、ダブルヘテロ構造に
より、電流注入によるキヤリヤと、光とのとじこ
めをはかり、しきい値電流を小さくする工夫が重
要であり、このため、絶縁膜６に開けた開口を介
してｐ形GaAs層５にオーミツク接触し、活性層
３へ電流を注入する実質的な電極部分１０として
の電極ストライプの幅Ｗは、10μｍ程度にしてあ
る。こうした従来形半導体レーザでは電極ストラ
イプ１０の幅は均一で、一般には、半導体結晶の
片側の劈開面から、他方の劈開面までの全長が電
極となつている。最近では、結晶端面付近をレー
ザ光に対して透明にすれば、レーザ光による結晶
の破壊限界を大幅に引上げることができ、したが
つて光出力を増大できるという例もある。この場
合でも、電極１０は結晶端面付近を除いて全長に
わたつて均一な幅の連続したストライプとなつて
いる。
て、その構造は、ｎ形GaAs基板１にｎ形
GaAlAs２、GaAs活性層３、ｐ形GaAlAs４、ｐ
形GaAs５を次次と成長させ、さらに絶縁物６を
介して正電極８を、また基板１の下側には負電極
７を取りつけて成つている。活性層３の典形的な
厚さは0.2μｍ程度であり、ダブルヘテロ構造に
より、電流注入によるキヤリヤと、光とのとじこ
めをはかり、しきい値電流を小さくする工夫が重
要であり、このため、絶縁膜６に開けた開口を介
してｐ形GaAs層５にオーミツク接触し、活性層
３へ電流を注入する実質的な電極部分１０として
の電極ストライプの幅Ｗは、10μｍ程度にしてあ
る。こうした従来形半導体レーザでは電極ストラ
イプ１０の幅は均一で、一般には、半導体結晶の
片側の劈開面から、他方の劈開面までの全長が電
極となつている。最近では、結晶端面付近をレー
ザ光に対して透明にすれば、レーザ光による結晶
の破壊限界を大幅に引上げることができ、したが
つて光出力を増大できるという例もある。この場
合でも、電極１０は結晶端面付近を除いて全長に
わたつて均一な幅の連続したストライプとなつて
いる。
本発明は、これに対して、実質的な電流注入電
極領域１０を不規則なパターンによる各小領域か
ら成るように構造的改変を施したものである。第
２図に先づ第一の実施例を示すが、第１図中と同
一符号は同一の構成子を示し、また、実質的に本
発明に係る電極部分以外の構成部分１〜７に就い
ては特に改変の必要がないので、第２図中でもこ
れ等構成子１〜７は適宜省略して示してある。
極領域１０を不規則なパターンによる各小領域か
ら成るように構造的改変を施したものである。第
２図に先づ第一の実施例を示すが、第１図中と同
一符号は同一の構成子を示し、また、実質的に本
発明に係る電極部分以外の構成部分１〜７に就い
ては特に改変の必要がないので、第２図中でもこ
れ等構成子１〜７は適宜省略して示してある。
この第一実施例では、正電極８にあつて、レー
ザ活性層への実質的な電流注入電極１０となる領
域を、長さ方向に互いに離間した小電極領域１０
ｉ（ｉ＝１，２，……ｎ）から成るように構成し
ており、全体として見ると不規則な電極パターン
となつている。そして、各隣接小電極部分間の各
絶縁部分９ｊ（ｊ＝１，２，……n-1）には、一般
には絶縁膜が介在する。尚、パターンによつては
長さ方向両端の小電極部分１０１，１０ｎの外側
にも絶縁部分９０（図示せず）、９ｎが設けられ
ることもある。
ザ活性層への実質的な電流注入電極１０となる領
域を、長さ方向に互いに離間した小電極領域１０
ｉ（ｉ＝１，２，……ｎ）から成るように構成し
ており、全体として見ると不規則な電極パターン
となつている。そして、各隣接小電極部分間の各
絶縁部分９ｊ（ｊ＝１，２，……n-1）には、一般
には絶縁膜が介在する。尚、パターンによつては
長さ方向両端の小電極部分１０１，１０ｎの外側
にも絶縁部分９０（図示せず）、９ｎが設けられ
ることもある。
この実施例では、各小電極領域１０ｉ及び絶縁
部分９ｉの幅は総て等しくＷであつて、例えば10
μｍ程度としているが、長さに就いては様々に異
ならせている。各小電極領域１０ｉの長さａi、
絶縁部分９ｊの長さｂjにつき具体的な数値例を
挙げるなら、例えば、a1＝8.1μｍ、b1＝9.8μ
ｍ、a2＝7.7μｍ、b2＝5.7μｍ、a3＝7.1μｍ、b3
＝7.6μｍ、a4＝8.5μｍ、b4＝6.6μｍ……という
ように、ある範囲の値で（上限、下限が定まつて
いて）、ある間隔（近接する二つの値の間にもあ
る差が常にある）で、乱数的に決定される値とす
る。このように不規則電極パターンを持つ半導体
レーザに電流を注入すると、半導体レーザの発振
方向の励起キヤリヤ密度が不均一となる。このよ
うにすると発振スペクトルは単一縦モードではな
くマルチモードにすることができる。
部分９ｉの幅は総て等しくＷであつて、例えば10
μｍ程度としているが、長さに就いては様々に異
ならせている。各小電極領域１０ｉの長さａi、
絶縁部分９ｊの長さｂjにつき具体的な数値例を
挙げるなら、例えば、a1＝8.1μｍ、b1＝9.8μ
ｍ、a2＝7.7μｍ、b2＝5.7μｍ、a3＝7.1μｍ、b3
＝7.6μｍ、a4＝8.5μｍ、b4＝6.6μｍ……という
ように、ある範囲の値で（上限、下限が定まつて
いて）、ある間隔（近接する二つの値の間にもあ
る差が常にある）で、乱数的に決定される値とす
る。このように不規則電極パターンを持つ半導体
レーザに電流を注入すると、半導体レーザの発振
方向の励起キヤリヤ密度が不均一となる。このよ
うにすると発振スペクトルは単一縦モードではな
くマルチモードにすることができる。
第３Ａ，Ｂ図は、夫々、第二、第三の実施例と
して不規則な電極パターンの他の例を示してお
り、電流注入電極１０部分のみを平面図的に示し
ている。第３Ａ図示のものは、ストライプ電極１
０の幅を長さ方向の各部位で異ならせたものであ
つて、見方を変えれば、既述の小電極領域１０ｉ
を長さ方向に連続させ、長さａiの変化と共に各
小電極領域の幅ｗi（ｉ＝１，２，……ｎ）を
様々に変化させたものということができる。一
方、第３Ｂ図示のものは、第２図示の実施例のよ
うに、隣接小電極領域１０ｉ，１０ｉ＋１間に絶
縁領域９ｊを持つているが、各小電極領域１０ｉ
の長さａi及び幅ｗiと共に、この絶縁領域の各々
の長さｂj、幅ｓjも変化させたものである。
して不規則な電極パターンの他の例を示してお
り、電流注入電極１０部分のみを平面図的に示し
ている。第３Ａ図示のものは、ストライプ電極１
０の幅を長さ方向の各部位で異ならせたものであ
つて、見方を変えれば、既述の小電極領域１０ｉ
を長さ方向に連続させ、長さａiの変化と共に各
小電極領域の幅ｗi（ｉ＝１，２，……ｎ）を
様々に変化させたものということができる。一
方、第３Ｂ図示のものは、第２図示の実施例のよ
うに、隣接小電極領域１０ｉ，１０ｉ＋１間に絶
縁領域９ｊを持つているが、各小電極領域１０ｉ
の長さａi及び幅ｗiと共に、この絶縁領域の各々
の長さｂj、幅ｓjも変化させたものである。
第４図は、更に他の実施例乃至使用例を示して
おり、第２図示実施例における小電極領域１０ｉ
を二つの群に分けて（例えばｉが奇数の領域の群
と偶数の領域の群とに分けて）、各群を夫々互い
に異なる周波数fa，fbの高周波バイアス源１１
ａ，１１ｂに接続している。そして、一方の高周
波バイアス源１１ａからの注入電流は、直流動作
電流の約10分の１程度とし、他方の高周波バイア
ス源１１ｂの電流の大きさは必要に応じて選択し
て注入する。各周波数fa，fbの周波数差をΔｆと
し、この半導体レーザを用いた自己結合効果によ
る光メモリピツクアツプの取扱うキヤリヤ信号周
波数をｆとすると、これらの値には、 fa，fb，Δｆ＞2f………(1) の関係が必要である。光デイスクの読取を想定
し、ｆ＝20MHzとして、たとえばfa＝178MHz、
fb＝380MHzなどとすれば良い。この半導体レー
ザは、励起キヤリヤ密度が、空間的に不均一であ
るに加えて時間的にも不均一であるから、発振ス
ペクトルは単一縦モードではなく、マルチモード
となる。時間的に励起キヤリヤが変動すると、光
出力もそれに対応して変動することになるが、光
デイスク読取への応用を考えて、式(1)が満足され
れば、検出信号をエレクトロニクス処理して、所
望の信号として取り出すことができる。
おり、第２図示実施例における小電極領域１０ｉ
を二つの群に分けて（例えばｉが奇数の領域の群
と偶数の領域の群とに分けて）、各群を夫々互い
に異なる周波数fa，fbの高周波バイアス源１１
ａ，１１ｂに接続している。そして、一方の高周
波バイアス源１１ａからの注入電流は、直流動作
電流の約10分の１程度とし、他方の高周波バイア
ス源１１ｂの電流の大きさは必要に応じて選択し
て注入する。各周波数fa，fbの周波数差をΔｆと
し、この半導体レーザを用いた自己結合効果によ
る光メモリピツクアツプの取扱うキヤリヤ信号周
波数をｆとすると、これらの値には、 fa，fb，Δｆ＞2f………(1) の関係が必要である。光デイスクの読取を想定
し、ｆ＝20MHzとして、たとえばfa＝178MHz、
fb＝380MHzなどとすれば良い。この半導体レー
ザは、励起キヤリヤ密度が、空間的に不均一であ
るに加えて時間的にも不均一であるから、発振ス
ペクトルは単一縦モードではなく、マルチモード
となる。時間的に励起キヤリヤが変動すると、光
出力もそれに対応して変動することになるが、光
デイスク読取への応用を考えて、式(1)が満足され
れば、検出信号をエレクトロニクス処理して、所
望の信号として取り出すことができる。
第５図は本発明の半導体レーザの出力側端面に
反射防止膜１２と、反対側端面に高反射膜１３と
をつけて、ビデオ・デイスク用光ピツクアツプを
構成した一応用例の模式図である。出力側端面に
反射防止膜をつけると無い場合の劈開面反射率分
約32％だけ、半導体レーザの利得が低下するの
で、その分を反対側に高反射膜、たとえば反射率
90％程度、を付加する。このようにして半導体レ
ーザの利得としては低下を見ることはなく、自己
結合効果による光出力変化、端子電圧変化を極め
て増大することが出来、信号検出のSN比を非常
に大きくすることが出来る。半導体レーザは電源
Ｂ、抵抗Ｒを通して駆動される。反射防止膜を付
加した側の出力光は公知手法により、コリメート
レンズL1および集束用レンズL2によりビデオ・
デイスクＤの表面に集束照射され、デイスク上の
情報に応じた反射光により、半導体レーザの光出
力が変化するから、後方の高反射率膜からわずか
に出てくる光をフオトダイオード１４で検出する
か、半導体レーザの電極間端子１５，１５の電圧
変化を、コンデンサーＣを介して検出すれば良
い。
反射防止膜１２と、反対側端面に高反射膜１３と
をつけて、ビデオ・デイスク用光ピツクアツプを
構成した一応用例の模式図である。出力側端面に
反射防止膜をつけると無い場合の劈開面反射率分
約32％だけ、半導体レーザの利得が低下するの
で、その分を反対側に高反射膜、たとえば反射率
90％程度、を付加する。このようにして半導体レ
ーザの利得としては低下を見ることはなく、自己
結合効果による光出力変化、端子電圧変化を極め
て増大することが出来、信号検出のSN比を非常
に大きくすることが出来る。半導体レーザは電源
Ｂ、抵抗Ｒを通して駆動される。反射防止膜を付
加した側の出力光は公知手法により、コリメート
レンズL1および集束用レンズL2によりビデオ・
デイスクＤの表面に集束照射され、デイスク上の
情報に応じた反射光により、半導体レーザの光出
力が変化するから、後方の高反射率膜からわずか
に出てくる光をフオトダイオード１４で検出する
か、半導体レーザの電極間端子１５，１５の電圧
変化を、コンデンサーＣを介して検出すれば良
い。
上記の実施例では、一対の正負電極８，７の
中、正電極８に本発明を適用している。しかし、
場合に依つては、負電極７に対して、或いはまた
双方の電極に対して不規則電極パターン構成を採
つても良い。
中、正電極８に本発明を適用している。しかし、
場合に依つては、負電極７に対して、或いはまた
双方の電極に対して不規則電極パターン構成を採
つても良い。
ここで、本発明の構成により、マルチモード発
振を起こすことができる理由を再めて簡単にまと
めておく。
振を起こすことができる理由を再めて簡単にまと
めておく。
冒頭にも述べたが、初期の半導体レーザでは結
晶成長技術が未熟であつたため、結晶内にこまか
な欠陥が散在したり、電流注入がどうしても不均
一であつたため、励起キヤリヤが不均一となり、
単一縦モード発振が困難であつた。結晶内欠陥を
極めて小さくすることが出来るようになるに従つ
て、単一縦モード化が可能になつた。さらに注入
電流を増大するに従い、周波数プーリングという
誘導放出にともなう量子エレクトロニクスの教え
る原理により、半導体レーザの両劈開面で定まる
フアブリ・ペロー共振器モードの内最強のものが
成長し、単一縦モード性が強くなる。この周波数
プーリングの効果は、半導体レーザでは他のガス
レーザ等に比較して極めて強く、このため半導体
レーザの発振周波数の温度依存性が当初考えられ
たように比例する関係ではなく、モードホツプを
ともなう階段形変化の関係にあることが実験事実
として判明した。この階段形変化のため、半導体
レーザの単一縦モード性、ひいては可干渉性が常
識をはるかに越えたものになつた理由である。可
干渉性の優れた半導体レーザとして、埋め込み形
ヘテロ構造（BH形）、チヤンネル・ストライプ・
プレーナー構造（CSP形）などのくりこみ形導波
路構造のものが有名である。これらは横モードが
制御され易く、単一縦モードになり易い。しか
し、これらの半導体レーザでも、自己結合効果を
用いる光学配置をした場合には、マルチモードに
もなる。この場合はもどり光により、半導体レー
ザの励起キヤリヤ分布が不均一になり、これにも
とづく結晶内部の屈折率変化が引き起され、いく
つかのフアブリ・ペロー共振器モードが発振し、
マルチモード発振となると説明することが出来
る。
晶成長技術が未熟であつたため、結晶内にこまか
な欠陥が散在したり、電流注入がどうしても不均
一であつたため、励起キヤリヤが不均一となり、
単一縦モード発振が困難であつた。結晶内欠陥を
極めて小さくすることが出来るようになるに従つ
て、単一縦モード化が可能になつた。さらに注入
電流を増大するに従い、周波数プーリングという
誘導放出にともなう量子エレクトロニクスの教え
る原理により、半導体レーザの両劈開面で定まる
フアブリ・ペロー共振器モードの内最強のものが
成長し、単一縦モード性が強くなる。この周波数
プーリングの効果は、半導体レーザでは他のガス
レーザ等に比較して極めて強く、このため半導体
レーザの発振周波数の温度依存性が当初考えられ
たように比例する関係ではなく、モードホツプを
ともなう階段形変化の関係にあることが実験事実
として判明した。この階段形変化のため、半導体
レーザの単一縦モード性、ひいては可干渉性が常
識をはるかに越えたものになつた理由である。可
干渉性の優れた半導体レーザとして、埋め込み形
ヘテロ構造（BH形）、チヤンネル・ストライプ・
プレーナー構造（CSP形）などのくりこみ形導波
路構造のものが有名である。これらは横モードが
制御され易く、単一縦モードになり易い。しか
し、これらの半導体レーザでも、自己結合効果を
用いる光学配置をした場合には、マルチモードに
もなる。この場合はもどり光により、半導体レー
ザの励起キヤリヤ分布が不均一になり、これにも
とづく結晶内部の屈折率変化が引き起され、いく
つかのフアブリ・ペロー共振器モードが発振し、
マルチモード発振となると説明することが出来
る。
従つて、本発明構成のように、半導体結晶内部
の励起キヤリヤ密度を少くとも空間的に、実施例
によつては時間的にも変調すると、同時に、ある
いは、時々刻々に多数のフアブリ・ペロー共振器
モードが発振し、ある時間内で発振スペクトルを
観測すると、マルチモード発振と見ることができ
る。以上の様にして、横モードは制御しつつ、マ
ルチモード発振を可能にすることができる。
の励起キヤリヤ密度を少くとも空間的に、実施例
によつては時間的にも変調すると、同時に、ある
いは、時々刻々に多数のフアブリ・ペロー共振器
モードが発振し、ある時間内で発振スペクトルを
観測すると、マルチモード発振と見ることができ
る。以上の様にして、横モードは制御しつつ、マ
ルチモード発振を可能にすることができる。
最後に、製法に就き述べると、本発明の半導体
レーザと従来形の半導体レーザの作製法での相異
点は、主として従来形の均一な電極に対して不規
則電極パターンを作製することであり、これは、
単に電極作製時に特有のマスクを用意するだけで
すむ。このマスク作製は、フオトレジストとか電
子ビーム露光装置など、LSIなどの半導体素子を
作製する技術で十分に開発されているものであ
り、最近では分解能0.1〜0.2μｍのマスク作製は
十分可能であり、先に述べた乱数的に決定される
幅や長さの電極形状を作製することが出来る。ま
た、半導体レーザの端面に反射防止膜や、高反射
率膜を付加するのも周知技術で容易である。
レーザと従来形の半導体レーザの作製法での相異
点は、主として従来形の均一な電極に対して不規
則電極パターンを作製することであり、これは、
単に電極作製時に特有のマスクを用意するだけで
すむ。このマスク作製は、フオトレジストとか電
子ビーム露光装置など、LSIなどの半導体素子を
作製する技術で十分に開発されているものであ
り、最近では分解能0.1〜0.2μｍのマスク作製は
十分可能であり、先に述べた乱数的に決定される
幅や長さの電極形状を作製することが出来る。ま
た、半導体レーザの端面に反射防止膜や、高反射
率膜を付加するのも周知技術で容易である。
以上、詳記のように、本発明によれば、安定で
信頼性の高いマルチモード発振半導体レーザが提
供でき、半導体レーザの自己結合効果を用いた、
光デイスク読取技術の実用化等に大いに寄与し得
るものである。
信頼性の高いマルチモード発振半導体レーザが提
供でき、半導体レーザの自己結合効果を用いた、
光デイスク読取技術の実用化等に大いに寄与し得
るものである。
第１図は従来の単一縦モード発振半導体レーザ
の構成図、第２図は本発明第一の実施例の要部概
略構成図、第３Ａ，Ｂ図は、夫々、第二、第三の
実施例の要部の平面図的な概略構成図、第４図は
同じく更に他の実施例の説明図、第５図は実際に
応用装置を組む場合の一例の説明図、である。 図中、３はレーザ活性層、１０は該活性層への
電流注入電極領域、１０ｉは各小電極領域、１１
ａ，１１ｂは高周波バイアス源、である。
の構成図、第２図は本発明第一の実施例の要部概
略構成図、第３Ａ，Ｂ図は、夫々、第二、第三の
実施例の要部の平面図的な概略構成図、第４図は
同じく更に他の実施例の説明図、第５図は実際に
応用装置を組む場合の一例の説明図、である。 図中、３はレーザ活性層、１０は該活性層への
電流注入電極領域、１０ｉは各小電極領域、１１
ａ，１１ｂは高周波バイアス源、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電流注入型半導体レーザにおいて、レーザ活
性層へ電流を注入する正負電流注入電極領域の少
くとも一方を、全体として不規則なパターンとな
る複数の小電極領域から構成し、その小電極領域
は、連続して設けられ、または同小電極領域間に
絶縁部分を介しており、同小電極領域の幅及び長
さが様々に異なつていることを特徴とする半導体
レーザ。 ２ 小電極領域を少くとも二つの群に分け、各群
に夫々異なる周波数のバイアス電流源を接続して
成ることを特徴とする特許請求の範囲１に記載の
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11217080A JPS5736887A (en) | 1980-08-14 | 1980-08-14 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11217080A JPS5736887A (en) | 1980-08-14 | 1980-08-14 | Semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5736887A JPS5736887A (en) | 1982-02-27 |
| JPS6237899B2 true JPS6237899B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=14579993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11217080A Granted JPS5736887A (en) | 1980-08-14 | 1980-08-14 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5736887A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2543674B2 (ja) * | 1984-06-25 | 1996-10-16 | 工業技術院長 | 光ピツクアツプ |
| JPH02118927A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-07 | Canon Inc | 半導体レーザーの駆動方法及び半導体レーザーの駆動装置 |
| US6653662B2 (en) | 2000-11-01 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device, method for fabricating the same, and method for driving the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5727088A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
-
1980
- 1980-08-14 JP JP11217080A patent/JPS5736887A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5736887A (en) | 1982-02-27 |
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