JP2015023180A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に積層された第1導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層上に積層された第1光ガイド層と、
前記第1光ガイド層上に積層された活性層と、
前記活性層上に積層された第2光ガイド層と、
前記第2光ガイド層上に積層された第2導電型クラッド層と、
を備え、
結晶成長方向に1次モード以上の高次モードを許容し、
前記第1光ガイド層の層厚は前記第2光ガイド層の層厚よりも厚く、
前記第1導電型クラッド層と前記第1光ガイド層の間に、前記第1導電型クラッド層の屈折率よりも低い屈折率を有する第1導電型低屈折率層を備え、
前記第2光ガイド層の屈折率は前記第1光ガイド層の屈折率よりも高いことを特徴とする。
以下、図12〜図14を用いて、本発明者による従来技術(特に特開平11−233882号公報および特開2002−94188号公報)に対する考察を説明する。
[実施の形態1にかかる低屈折率層を挿入した作用効果]
図1は、本発明の実施の形態1の前提となる低屈折率層を挿入することで半導体レーザ装置に生ずる作用効果を説明するための図である。図1は半導体レーザ装置LD1の断面図であり、半導体レーザ装置LD1は裏面にn型電極1が設けられたn型GaAs基板2を備えている。
図4は、本発明の実施の形態1にかかる半導体レーザ装置LD11を示す断面図である。図4に示す半導体レーザ装置LD11は、p側AlGaAs光ガイド層10aを備えている。その他の層構造は図1のものと同一である。
(a1)n側光ガイド層とn型クラッド層の間に、n型クラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層を設ける。
(a2)p側光ガイド層の屈折率をn側光ガイド層の屈折率よりも高くする。
(a3)活性層位置を総光ガイド層の中央よりもp型クラッド層側へ変位させる。
その結果、電力変換効率の高い半導体レーザ装置が提供される。
図6は、本発明の実施の形態1の変形例にかかる半導体レーザ装置LD12を示す断面図である。半導体レーザ装置LD12は、第1n側AlGaAs光ガイド層4a、第2n側AlGaAs光ガイド層4bの2層構造を備えている。
(ngp1+ngp2)/2 > (ngn1+ngn2)/2 ・・・(1)
(ngp1+・・・ngpn)/n > (ngn1+・・・ngnn)/n ・・・(2)
図8は、本発明の実施の形態2にかかる半導体レーザ装置LD2を示す断面図である。本実施の形態は、p型クラッド層の屈折率をn型クラッド層の屈折率よりも低くしたものである。
(b1)n側光ガイド層とn型クラッド層の間に、n型クラッド層よりも屈折率の低い低屈折率を設ける。
(b2)p側光ガイド層の屈折率をn側光ガイド層の屈折率よりも高くする。
(b3)p型クラッド層の屈折率をn型クラッド層の屈折率よりも低くする。
(b4)活性層位置を総光ガイド層の中央よりもp型クラッド層側へ変位させる。
その結果、電力変換効率の高い半導体レーザ装置が実現できることとなる。
また、実施の形態1の変形例で示したように、光ガイド層を多層構造としてもよい。
図10は、本発明の実施の形態3にかかる半導体レーザ装置LD3を示す断面図である。本実施の形態は、p型クラッド層の屈折率をn型クラッド層の屈折率よりも高くしたものである。
(c1)n側光ガイド層とn型クラッド層の間に、n型クラッド層よりも屈折率の低い低屈折率を設ける。
(c2)p側光ガイド層の屈折率をn側光ガイド層の屈折率よりも高くする。
(c3)p型クラッド層の屈折率をn型クラッド層の屈折率よりも高くする。
(c4)活性層位置を総光ガイド層の中央よりもp型クラッド層側へ変位させる。
その結果、電力変換効率の高い半導体レーザ装置が実現できることとなる。
また、実施の形態1の変形例で示したように、光ガイド層を多層構造としてもよい。
n型クラッド層の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層を、n型クラッド層とn側光ガイド層間に設ける。そうすると、NFPの光強度分布のピーク位置を、光ガイド層の中央からp型クラッド層側へ変位させることができる。さらに、NFPの光強度分布のピーク強度を、この低屈折率層が無い場合に比べて、大きくすることができる。これにより活性層への光閉じ込め率を大きくし、しきい値電流を下げる効果が得られる。
n側光ガイド層厚を、p側光ガイド層厚よりも厚くする。そうすると、活性層位置を光ガイド層の中央からp型クラッド層側へ変位させることができる。さらに、光ガイド層内に滞留するキャリアを減少させることでキャリア吸収を抑制できる。結果、スロープ効率を高める効果が得られる。
p側光ガイド層の屈折率を、n側光ガイド層の屈折率よりも高くする。そうすると、NFPの光強度分布のピーク位置を光ガイド層の中央からp型クラッド層側へ変位させることができる。さらに、NFPの光強度分布のピーク強度をp側光ガイド層とn側光ガイド層の屈折率が同じ場合に比べて大きくすることができる。これにより活性層への光閉じ込め率を大きくし、しきい値電流を下げる効果がある。
p型クラッド層の屈折率を、n型クラッド層の屈折率よりも低くする。そうすると、NFPの光強度分布のピーク強度を、p型クラッド層とn型クラッド層の屈折率が同じ場合に比べて大きくすることができる。これにより活性層への光閉じ込め率を大きくし、しきい値電流を下げる効果がある。
p型クラッド層の屈折率を、n型クラッド層の屈折率よりも高くする。そうすると、NFPの光強度分布のピーク位置を、p型クラッド層の屈折率とn型クラッド層の屈折率が同じ場合に比べて、総光ガイド層の中央からp型クラッド層側へ変位させることができる。結果、スロープ効率を高める効果がある。
Claims (3)
- 第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板上に積層された第1導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層上に積層された第1光ガイド層と、
前記第1光ガイド層上に積層された活性層と、
前記活性層上に積層された第2光ガイド層と、
前記第2光ガイド層上に積層された第2導電型クラッド層と、
を備え、
結晶成長方向に1次モード以上の高次モードを許容し、
前記第1光ガイド層の層厚は前記第2光ガイド層の層厚よりも厚く、
前記第1導電型クラッド層と前記第1光ガイド層の間に、前記第1導電型クラッド層の屈折率よりも低い屈折率を有する第1導電型低屈折率層を備え、
前記第2光ガイド層の屈折率は前記第1光ガイド層の屈折率よりも高いことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記第2導電型クラッド層の屈折率は前記第1導電型クラッド層の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
- 前記第2導電型クラッド層の屈折率は前記第1導電型クラッド層の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
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