JP3295570B2 - 集積化半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光部と、発振波長を
制御する回折格子と、光増幅器とが集積されてなる集積
化半導体レーザ装置に関し、特に詳細には、光増幅器の
端面からの戻り光の影響を低減するようにした集積化半
導体レーザ装置に関するものである。
制御する回折格子と、光増幅器とが集積されてなる集積
化半導体レーザ装置に関し、特に詳細には、光増幅器の
端面からの戻り光の影響を低減するようにした集積化半
導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、高出力で基本横モード制御さ
れた半導体レーザ装置として、例えば米国特許第4,744,
089 号明細書に開示されているように、回折格子により
発振波長を制御する分布帰還型（ＤＦＢ：distributed
feedback）レーザからなるマスター発振器と、テーパ状
（末広がり状）の活性領域を有し、光出射面には反射防
止膜がコートされた光増幅器とが集積されてなる集積化
半導体レーザ装置が知られている。
れた半導体レーザ装置として、例えば米国特許第4,744,
089 号明細書に開示されているように、回折格子により
発振波長を制御する分布帰還型（ＤＦＢ：distributed
feedback）レーザからなるマスター発振器と、テーパ状
（末広がり状）の活性領域を有し、光出射面には反射防
止膜がコートされた光増幅器とが集積されてなる集積化
半導体レーザ装置が知られている。
【０００３】また、特開平5-218594号公報に開示されて
いるように、ＤＦＢ発振器と、前置増幅器と、テーパ状
の活性領域を有する光増幅器とからなり、これらの各々
が個別の電気接点を有して独自の電流源で駆動される集
積化半導体レーザ装置も知られている。この構成におい
ては、発振器から放出されるレーザビームの制御操作範
囲を広げ、比較的高レベルで基本横モード発振すること
が可能となっている。
いるように、ＤＦＢ発振器と、前置増幅器と、テーパ状
の活性領域を有する光増幅器とからなり、これらの各々
が個別の電気接点を有して独自の電流源で駆動される集
積化半導体レーザ装置も知られている。この構成におい
ては、発振器から放出されるレーザビームの制御操作範
囲を広げ、比較的高レベルで基本横モード発振すること
が可能となっている。
【０００４】さらに、文献IEEE Journal of Quantum El
ectronics （ジャーナル・オブ・クオンタム・エレクト
ロニクス) Vol.29 No.6 (1993) pp.2052〜2057にも、上
述のように回折格子により発振波長を制御するマスター
発振器と、光増幅器とが集積されてなる集積化半導体レ
ーザ装置の他の例が示されている。
ectronics （ジャーナル・オブ・クオンタム・エレクト
ロニクス) Vol.29 No.6 (1993) pp.2052〜2057にも、上
述のように回折格子により発振波長を制御するマスター
発振器と、光増幅器とが集積されてなる集積化半導体レ
ーザ装置の他の例が示されている。
【０００５】一方、米国特許第4,856,017 号明細書に開
示されているように、一端に幅広い反射防止膜をコート
した出力面を、他端に比較的狭い基本横モード発振する
領域を持つテーパ状の活性利得媒体層を有する光増幅器
と、発振波長を制御する回折格子と、上記活性利得媒体
層に波長依存性フィードバックを起こさせる手段とを備
えてなる集積化半導体レーザ装置も知られている。
示されているように、一端に幅広い反射防止膜をコート
した出力面を、他端に比較的狭い基本横モード発振する
領域を持つテーパ状の活性利得媒体層を有する光増幅器
と、発振波長を制御する回折格子と、上記活性利得媒体
層に波長依存性フィードバックを起こさせる手段とを備
えてなる集積化半導体レーザ装置も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
テーパ状の活性媒体部分で光を導波させる光増幅器を有
する従来の集積化半導体レーザ装置においては、高出力
領域まで基本横モード制御することが困難であるという
問題があった。なお上記の文献IEEE Journal ofQuantum
Electronics （ジャーナル・オブ・クオンタム・エレ
クトロニクス) Vol.29 No.6 (1993) pp.2052〜2057で
は、２Ｗレベルの回折限界光の達成が報告されている
が、１Ｗレベルの出力以下の製品しか供用されていない
のが実情である。
テーパ状の活性媒体部分で光を導波させる光増幅器を有
する従来の集積化半導体レーザ装置においては、高出力
領域まで基本横モード制御することが困難であるという
問題があった。なお上記の文献IEEE Journal ofQuantum
Electronics （ジャーナル・オブ・クオンタム・エレ
クトロニクス) Vol.29 No.6 (1993) pp.2052〜2057で
は、２Ｗレベルの回折限界光の達成が報告されている
が、１Ｗレベルの出力以下の製品しか供用されていない
のが実情である。
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、高出力発振時にも基本横モード制御することが
できる集積化半導体レーザ装置を提供することを目的と
するものである。
であり、高出力発振時にも基本横モード制御することが
できる集積化半導体レーザ装置を提供することを目的と
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による集積化半導
体レーザ装置は、発光部と、発振波長を制御する回折格
子と、導波光を閉じ込めるテーパ状部分を有して活性媒
体において光を屈折率導波させ、光出射端面に反射防止
コートが施された光増幅器とが集積されてなる集積化半
導体レーザ装置において、上記テーパ状部分の光導波方
向に沿った側端面に凹凸が形成されたことを特徴とする
ものである。
体レーザ装置は、発光部と、発振波長を制御する回折格
子と、導波光を閉じ込めるテーパ状部分を有して活性媒
体において光を屈折率導波させ、光出射端面に反射防止
コートが施された光増幅器とが集積されてなる集積化半
導体レーザ装置において、上記テーパ状部分の光導波方
向に沿った側端面に凹凸が形成されたことを特徴とする
ものである。
【０００９】なお本発明において上記の発光部は、前述
したマスター発振器から構成されてもよいし、あるいは
光増幅器の活性媒体部分であってもよい。
したマスター発振器から構成されてもよいし、あるいは
光増幅器の活性媒体部分であってもよい。
【００１０】一方上記の導波光を閉じ込めるテーパ状部
分は、活性媒体を挟む光導波層の外側に形成されたクラ
ッド層がテーパ状に形成されてなるものであってもよい
し、上記光導波層がテーパ状に形成されてなるものであ
ってもよいし、さらには活性媒体そのものがテーパ状に
形成されてなるものであってもよい。
分は、活性媒体を挟む光導波層の外側に形成されたクラ
ッド層がテーパ状に形成されてなるものであってもよい
し、上記光導波層がテーパ状に形成されてなるものであ
ってもよいし、さらには活性媒体そのものがテーパ状に
形成されてなるものであってもよい。
【００１１】
【作用および発明の効果】本発明者の研究によると、従
来の集積化半導体レーザ装置において高出力領域まで基
本横モード制御することが困難であるという問題は、光
増幅器の光出射端面からの戻り光に起因するものである
ことが判明した。
来の集積化半導体レーザ装置において高出力領域まで基
本横モード制御することが困難であるという問題は、光
増幅器の光出射端面からの戻り光に起因するものである
ことが判明した。
【００１２】すなわち、この光出射端面には反射防止膜
がコートされるものの、その実際の反射率はゼロではな
く、高出力発振状態ではこの端面からの戻り光が存在す
ることと、またテーパ状の活性媒体の利得が非常に大き
いために、このテーパ状の活性媒体の側端面で反射する
共振モードが現われるようになる。そして、この共振モ
ードにより基本横モード発振が乱されるため、高出力領
域まで基本横モード制御することが困難になるのであ
る。
がコートされるものの、その実際の反射率はゼロではな
く、高出力発振状態ではこの端面からの戻り光が存在す
ることと、またテーパ状の活性媒体の利得が非常に大き
いために、このテーパ状の活性媒体の側端面で反射する
共振モードが現われるようになる。そして、この共振モ
ードにより基本横モード発振が乱されるため、高出力領
域まで基本横モード制御することが困難になるのであ
る。
【００１３】それに対して本発明の集積化半導体レーザ
装置では、導波光を閉じ込めるテーパ状部分の光導波方
向に沿った側端面に凹凸が形成されているので、光増幅
器の光出射端面からの戻り光はこの側端面に到達すると
そこで散乱してロスし、戻り光の共振モードが生じるこ
とがなくなる。そこで、この戻り光の共振モードによっ
て基本横モード発振が乱されることがなくなり、高出力
領域まで基本横モード制御可能となる。
装置では、導波光を閉じ込めるテーパ状部分の光導波方
向に沿った側端面に凹凸が形成されているので、光増幅
器の光出射端面からの戻り光はこの側端面に到達すると
そこで散乱してロスし、戻り光の共振モードが生じるこ
とがなくなる。そこで、この戻り光の共振モードによっ
て基本横モード発振が乱されることがなくなり、高出力
領域まで基本横モード制御可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。まず図１、２、３および４を参照し
て、本発明の第１実施例による集積化半導体レーザ装置
について説明する。図１はこの第１実施例装置の平面形
状を示し、図２、３および４はそれぞれ図１中のＡ−Ａ
線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った部分の断面形状を
示している。
詳細に説明する。まず図１、２、３および４を参照し
て、本発明の第１実施例による集積化半導体レーザ装置
について説明する。図１はこの第１実施例装置の平面形
状を示し、図２、３および４はそれぞれ図１中のＡ−Ａ
線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った部分の断面形状を
示している。
【００１５】この第１実施例の集積化半導体レーザ装置
は、ｎ−ＧａＡｓ基板11の上に順次積層されたｎ−Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層12、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層13、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層14、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層15、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層1
6、ｐ−ＧａＡｓキャップ層17を有している。そして、
リッジ状とされたクラッド層16およびキャップ層17の両
側外方には、ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ
1-y4Ｐy4選択埋め込み層18とｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌ
z4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4選択埋め込み層19とが形成されて
いる（０≦z4≦１，x4≒0.49y4）。またキャップ層17お
よび選択埋め込み層19の上にはｐ−ＧａＡｓコンタクト
層20が形成され、このコンタクト層20の上には、平面視
状態で選択埋め込み層19とほぼ整合する領域に絶縁膜21
が形成され、さらにその上にｐ側電極22が設けられてい
る。一方基板11の下には、ｎ側電極23が形成されてい
る。
は、ｎ−ＧａＡｓ基板11の上に順次積層されたｎ−Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層12、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層13、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層14、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層15、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層1
6、ｐ−ＧａＡｓキャップ層17を有している。そして、
リッジ状とされたクラッド層16およびキャップ層17の両
側外方には、ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ
1-y4Ｐy4選択埋め込み層18とｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌ
z4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4選択埋め込み層19とが形成されて
いる（０≦z4≦１，x4≒0.49y4）。またキャップ層17お
よび選択埋め込み層19の上にはｐ−ＧａＡｓコンタクト
層20が形成され、このコンタクト層20の上には、平面視
状態で選択埋め込み層19とほぼ整合する領域に絶縁膜21
が形成され、さらにその上にｐ側電極22が設けられてい
る。一方基板11の下には、ｎ側電極23が形成されてい
る。
【００１６】以下、この集積化半導体レーザ装置の作製
方法を説明しながら、その細部構造を説明する。まずｎ
−ＧａＡｓ基板11の上に、ＭＯＣＶＤ成長によりｎ−Ａ
ｌx1Ga1-x1Ａｓクラッド層12、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層13、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層14、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層15を積層する。そしてこの上の一部領域
に、通常の干渉露光法あるいは電子ビーム露光法を用い
てドライまたはウェットエッチング技術により、１次あ
るいは２次の回折格子４を形成する。
方法を説明しながら、その細部構造を説明する。まずｎ
−ＧａＡｓ基板11の上に、ＭＯＣＶＤ成長によりｎ−Ａ
ｌx1Ga1-x1Ａｓクラッド層12、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層13、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層14、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層15を積層する。そしてこの上の一部領域
に、通常の干渉露光法あるいは電子ビーム露光法を用い
てドライまたはウェットエッチング技術により、１次あ
るいは２次の回折格子４を形成する。
【００１７】次いで、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層16、ｐ−ＧａＡｓキャップ層17を積層する。その後通
常のリソグラフィーにより、回折格子４上では３μｍ程
度の一定幅で、そこから連続してテーパ形（末広がり
形）に延びるストライプ状に絶縁膜をパターニングし、
この絶縁膜をマスクとしてドライあるいはウェットエッ
チングにより、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16お
よびｐ−ＧａＡｓキャップ層17を側外方側から途中まで
除去してリッジストライプを形成する。なお上記絶縁膜
は、テーパ形の部分では側縁部に全角が６°程度の凹凸
を有する形状とする。
層16、ｐ−ＧａＡｓキャップ層17を積層する。その後通
常のリソグラフィーにより、回折格子４上では３μｍ程
度の一定幅で、そこから連続してテーパ形（末広がり
形）に延びるストライプ状に絶縁膜をパターニングし、
この絶縁膜をマスクとしてドライあるいはウェットエッ
チングにより、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16お
よびｐ−ＧａＡｓキャップ層17を側外方側から途中まで
除去してリッジストライプを形成する。なお上記絶縁膜
は、テーパ形の部分では側縁部に全角が６°程度の凹凸
を有する形状とする。
【００１８】その後、上記絶縁膜をマスクとして、ｐ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層18、ｎ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層19の選択
埋め込みを行なう。ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4層18は、屈折率がｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
クラッド層16より小さくなる組成とする。また、ｐ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16の残し厚は、リッジ構造
の幅の狭いストライプ構造のＤＦＢレーザ１の導波路
で、単一基本モードによる屈折率導波が高出力まで達成
できるような厚みとする。
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層18、ｎ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層19の選択
埋め込みを行なう。ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4層18は、屈折率がｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
クラッド層16より小さくなる組成とする。また、ｐ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16の残し厚は、リッジ構造
の幅の狭いストライプ構造のＤＦＢレーザ１の導波路
で、単一基本モードによる屈折率導波が高出力まで達成
できるような厚みとする。
【００１９】次に上記絶縁膜を取り除き、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層20の成長を行ない、その上に絶縁膜21を形
成する。次いで通常のリソグラフィーにより、光増幅器
２を構成するテーパ状ストライプを含むリッジストライ
プ上の絶縁膜21を除去し、その上にｐ側電極22を形成す
る。また基板11の下側には、ｎ側電極23を形成する。
コンタクト層20の成長を行ない、その上に絶縁膜21を形
成する。次いで通常のリソグラフィーにより、光増幅器
２を構成するテーパ状ストライプを含むリッジストライ
プ上の絶縁膜21を除去し、その上にｐ側電極22を形成す
る。また基板11の下側には、ｎ側電極23を形成する。
【００２０】そして、ＤＦＢレーザ１と光増幅器２が個
別の電気接点を持つように、ＤＦＢレーザ１と光増幅器
２の境界近傍でｐ側電極22を分離し、また絶縁膜21から
ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16の途中までの部分
もエッチングにより取り除いて素子分離領域５’を形成
し、各々が独立に駆動できるようにする。一方素子の両
端面には、反射防止コート３，３’を形成する。
別の電気接点を持つように、ＤＦＢレーザ１と光増幅器
２の境界近傍でｐ側電極22を分離し、また絶縁膜21から
ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層16の途中までの部分
もエッチングにより取り除いて素子分離領域５’を形成
し、各々が独立に駆動できるようにする。一方素子の両
端面には、反射防止コート３，３’を形成する。
【００２１】上記構成の集積化半導体レーザ装置におい
ては、ＤＦＢレーザ１で基本単一モード発振した光が光
増幅器２にある回折角で入射して増幅され、単一横モー
ドを保ったまま、高出力のレーザ光が発せられるように
なる。なおこのように光増幅器２で増幅される光は、リ
ッジストライプ状に形成されたクラッド層16がその両側
方の選択埋め込み層18よりも屈折率が大きい組成とされ
ているため、ほぼこのクラッド層16のリッジ幅内に閉じ
込められる形で、活性層14を屈折率導波する。
ては、ＤＦＢレーザ１で基本単一モード発振した光が光
増幅器２にある回折角で入射して増幅され、単一横モー
ドを保ったまま、高出力のレーザ光が発せられるように
なる。なおこのように光増幅器２で増幅される光は、リ
ッジストライプ状に形成されたクラッド層16がその両側
方の選択埋め込み層18よりも屈折率が大きい組成とされ
ているため、ほぼこのクラッド層16のリッジ幅内に閉じ
込められる形で、活性層14を屈折率導波する。
【００２２】そして本装置においては、上記リッジスト
ライプの形成時に、側縁部に前述の通りの凹凸を有する
絶縁膜をマスクとして使用しているため、クラッド層16
のテーパ状部分の光導波方向に沿った側端面に細かい凹
凸16ａが形成されるようになる。このような凹凸16ａが
形成されていると、光増幅器２の光出射端面（反射防止
コート３’が形成された方の端面）からの戻り光はクラ
ッド層側端面に到達するとそこで散乱してロスし、戻り
光の共振モードが生じることがなくなる。そこで、この
戻り光の共振モードによって基本横モード発振が乱され
ることがなくなり、高出力領域まで基本横モードを維持
して、回折限界光を発生できるようになる。
ライプの形成時に、側縁部に前述の通りの凹凸を有する
絶縁膜をマスクとして使用しているため、クラッド層16
のテーパ状部分の光導波方向に沿った側端面に細かい凹
凸16ａが形成されるようになる。このような凹凸16ａが
形成されていると、光増幅器２の光出射端面（反射防止
コート３’が形成された方の端面）からの戻り光はクラ
ッド層側端面に到達するとそこで散乱してロスし、戻り
光の共振モードが生じることがなくなる。そこで、この
戻り光の共振モードによって基本横モード発振が乱され
ることがなくなり、高出力領域まで基本横モードを維持
して、回折限界光を発生できるようになる。
【００２３】次に図５、６、７および８を参照して、本
発明の第２実施例による集積化半導体レーザ装置につい
て説明する。図５はこの第２実施例装置の平面形状を示
し、図６、７および８はそれぞれ図５中のＡ−Ａ線、Ｂ
−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った部分の断面形状を示して
いる。
発明の第２実施例による集積化半導体レーザ装置につい
て説明する。図５はこの第２実施例装置の平面形状を示
し、図６、７および８はそれぞれ図５中のＡ−Ａ線、Ｂ
−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った部分の断面形状を示して
いる。
【００２４】この第２実施例の集積化半導体レーザ装置
は、ｎ−ＧａＡｓ基板31の上に順次積層されたｎ−Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層32、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層33、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層34、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層35、ｐ−Ａｌx1Ga1-x1Ａｓクラッド層37、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層38を有している。またリッジ状
とされたクラッド層37およびキャップ層38の両側方に
は、ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4選
択埋め込み層39とｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａ
ｓ1-y4Ｐy4選択埋め込み層40とが形成されている（０≦
z4≦１，x4≒0.49y4）。キャップ層38および選択埋め込
み層40の上にはｐ−ＧａＡｓコンタクト層41が形成さ
れ、このコンタクト層41の上には、平面視状態で選択埋
め込み層40とほぼ整合する領域に絶縁膜42が形成され、
さらにその上にｐ側電極43が設けられている。一方基板
31の下には、ｎ側電極44が形成されている。
は、ｎ−ＧａＡｓ基板31の上に順次積層されたｎ−Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層32、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導
波層33、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層34、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ光導波層35、ｐ−Ａｌx1Ga1-x1Ａｓクラッド層37、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層38を有している。またリッジ状
とされたクラッド層37およびキャップ層38の両側方に
は、ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4選
択埋め込み層39とｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａ
ｓ1-y4Ｐy4選択埋め込み層40とが形成されている（０≦
z4≦１，x4≒0.49y4）。キャップ層38および選択埋め込
み層40の上にはｐ−ＧａＡｓコンタクト層41が形成さ
れ、このコンタクト層41の上には、平面視状態で選択埋
め込み層40とほぼ整合する領域に絶縁膜42が形成され、
さらにその上にｐ側電極43が設けられている。一方基板
31の下には、ｎ側電極44が形成されている。
【００２５】以下、この集積化半導体レーザ装置の作製
方法を説明しながら、その細部構造を説明する。まずｎ
−ＧａＡｓ基板31の上に、ＭＯＣＶＤ成長によりｎ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層32、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光
導波層33、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層34、Ａｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ光導波層35を積層する。その上に、通常のリソ
グラフィーとエッチング技術を用いて、回折格子10を形
成する領域以外に絶縁膜を形成し、この絶縁膜をマスク
としてＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層35からＡｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ光導波層33の途中まで除去し、その後この絶縁
膜をマスクとしてＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層36を埋め
込み成長させる。この上に、通常の干渉露光法あるいは
電子ビーム露光法を用いてドライまたはウェットエッチ
ング技術により、１次あるいは２次の回折格子10を形成
する。
方法を説明しながら、その細部構造を説明する。まずｎ
−ＧａＡｓ基板31の上に、ＭＯＣＶＤ成長によりｎ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層32、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光
導波層33、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層34、Ａｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ光導波層35を積層する。その上に、通常のリソ
グラフィーとエッチング技術を用いて、回折格子10を形
成する領域以外に絶縁膜を形成し、この絶縁膜をマスク
としてＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層35からＡｌx2Ｇａ
1-x2Ａｓ光導波層33の途中まで除去し、その後この絶縁
膜をマスクとしてＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層36を埋め
込み成長させる。この上に、通常の干渉露光法あるいは
電子ビーム露光法を用いてドライまたはウェットエッチ
ング技術により、１次あるいは２次の回折格子10を形成
する。
【００２６】次いで上記絶縁膜およびレジスト等を除去
した後、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37、ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層38を積層する。その後通常のリソブラ
フィーにより、回折格子10上では３μｍ程度の一定幅
で、そこから連続してテーパ形（末広がり形）に延びる
ストライプ状に絶縁膜をパターニングし、この絶縁膜を
マスクとしてドライあるいはウェットエッチングによ
り、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37およびｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層38を側外方側から途中まで除去してリ
ッジストライプを形成する。なお上記絶縁膜は、テーパ
形の部分では側縁部に全角が６°程度の凹凸を有する形
状とする。
した後、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37、ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層38を積層する。その後通常のリソブラ
フィーにより、回折格子10上では３μｍ程度の一定幅
で、そこから連続してテーパ形（末広がり形）に延びる
ストライプ状に絶縁膜をパターニングし、この絶縁膜を
マスクとしてドライあるいはウェットエッチングによ
り、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37およびｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層38を側外方側から途中まで除去してリ
ッジストライプを形成する。なお上記絶縁膜は、テーパ
形の部分では側縁部に全角が６°程度の凹凸を有する形
状とする。
【００２７】その後、上記絶縁膜をマスクとして、ｐ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層39、ｎ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層40の選択
埋め込みを行なう。ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4層39は、屈折率がｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
クラッド層37より小さくなる組成とする。また、ｐ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37の残し厚は、リッジ構造
の幅の狭いストライプ構造の受動光帰還導波路６で、基
本横モードによる屈折率導波のみの導波が許されるよう
な厚みとする。
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層39、ｎ−
Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4層40の選択
埋め込みを行なう。ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4層39は、屈折率がｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
クラッド層37より小さくなる組成とする。また、ｐ−Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層37の残し厚は、リッジ構造
の幅の狭いストライプ構造の受動光帰還導波路６で、基
本横モードによる屈折率導波のみの導波が許されるよう
な厚みとする。
【００２８】次に上記絶縁膜を取り除き、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層41の成長を行ない、その上に絶縁膜42を形
成する。次いで通常のリソグラフィーにより、光増幅器
７を構成するテーパ状ストライプ上の絶縁膜42を除去
し、その上にｐ側電極43を形成する。また基板31の下側
には、ｎ側電極44を形成する。
コンタクト層41の成長を行ない、その上に絶縁膜42を形
成する。次いで通常のリソグラフィーにより、光増幅器
７を構成するテーパ状ストライプ上の絶縁膜42を除去
し、その上にｐ側電極43を形成する。また基板31の下側
には、ｎ側電極44を形成する。
【００２９】これにより、第１実施例とは異なって、受
動光帰還導波路６には電流が注入されなくなる。なお回
折格子10は、50％以上の高い反射率が達成できるように
する。一方素子の両端面には、反射防止コート９，９’
を形成する。
動光帰還導波路６には電流が注入されなくなる。なお回
折格子10は、50％以上の高い反射率が達成できるように
する。一方素子の両端面には、反射防止コート９，９’
を形成する。
【００３０】上記構成の集積化半導体レーザ装置におい
ては、光増幅器７で発生する光のうち回折格子10により
規定される波長の光のみが回折格子10で反射して光増幅
器７に戻される。そして、受動光帰還導波路６で単一基
本モードに制御された光が光増幅器７にある回折角で入
射して増幅され、単一横モードを保ったまま、高光出力
のレーザ光が発せられるようになる。
ては、光増幅器７で発生する光のうち回折格子10により
規定される波長の光のみが回折格子10で反射して光増幅
器７に戻される。そして、受動光帰還導波路６で単一基
本モードに制御された光が光増幅器７にある回折角で入
射して増幅され、単一横モードを保ったまま、高光出力
のレーザ光が発せられるようになる。
【００３１】なおこのように光増幅器７で増幅される光
は、リッジストライプ状に形成されたクラッド層37がそ
の両側方の選択埋め込み層39よりも屈折率が大きい組成
とされているため、ほぼこのクラッド層37のリッジ幅内
に閉じ込められる形で、活性層34を屈折率導波する。
は、リッジストライプ状に形成されたクラッド層37がそ
の両側方の選択埋め込み層39よりも屈折率が大きい組成
とされているため、ほぼこのクラッド層37のリッジ幅内
に閉じ込められる形で、活性層34を屈折率導波する。
【００３２】そして本装置においては、上記リッジスト
ライプの形成時に、側縁部に前述の通りの凹凸を有する
絶縁膜をマスクとして使用しているため、クラッド層37
のテーパ状部分の光導波方向に沿った側端面に細かい凹
凸37ａが形成されるようになる。このような凹凸37ａが
形成されていると、光増幅器７の光出射端面（反射防止
コート９’が形成された方の端面）からの戻り光はクラ
ッド層側端面に到達するとそこで散乱してロスし、戻り
光の共振モードが生じることがなくなる。したがって、
この戻り光の共振モードによって基本横モード発振が乱
されることがなくなり、高出力領域まで基本横モードを
維持して、回折限界光を発生できるようになる。
ライプの形成時に、側縁部に前述の通りの凹凸を有する
絶縁膜をマスクとして使用しているため、クラッド層37
のテーパ状部分の光導波方向に沿った側端面に細かい凹
凸37ａが形成されるようになる。このような凹凸37ａが
形成されていると、光増幅器７の光出射端面（反射防止
コート９’が形成された方の端面）からの戻り光はクラ
ッド層側端面に到達するとそこで散乱してロスし、戻り
光の共振モードが生じることがなくなる。したがって、
この戻り光の共振モードによって基本横モード発振が乱
されることがなくなり、高出力領域まで基本横モードを
維持して、回折限界光を発生できるようになる。
【００３３】次に図９を参照して、本発明の第３実施例
による集積化半導体レーザ装置について説明する。図９
はこの第３実施例装置の平面形状を示すものである。こ
の第３実施例装置の基本的な層構成は第１および第２実
施例と同様であり、選択埋め込み領域54により屈折率導
波が可能な構成となっている。
による集積化半導体レーザ装置について説明する。図９
はこの第３実施例装置の平面形状を示すものである。こ
の第３実施例装置の基本的な層構成は第１および第２実
施例と同様であり、選択埋め込み領域54により屈折率導
波が可能な構成となっている。
【００３４】そしてこの第３実施例による集積化半導体
レーザ装置は、回折格子50を有するＤＦＢレーザ（ＤＢ
Ｒレーザあるいは受動光帰還導波路でもよい）51、前置
光増幅器52、側端面に凹凸53ａを作りつけたテーパ状の
屈折率導波路を持つ光増幅器53を有している。前置光増
幅器52は平行の屈折率導波路でもよく、側方の一部に凹
凸を設けてもよい。ＤＦＢレーザ51、前置光増幅器52、
光増幅器53はストライプ上のみにそれぞれ独自の電気接
点を有するように素子分離領域57によって分離され、そ
れぞれ独立に駆動できる構造となっている。また両素子
端面には反射防止コート55，56が施されている。
レーザ装置は、回折格子50を有するＤＦＢレーザ（ＤＢ
Ｒレーザあるいは受動光帰還導波路でもよい）51、前置
光増幅器52、側端面に凹凸53ａを作りつけたテーパ状の
屈折率導波路を持つ光増幅器53を有している。前置光増
幅器52は平行の屈折率導波路でもよく、側方の一部に凹
凸を設けてもよい。ＤＦＢレーザ51、前置光増幅器52、
光増幅器53はストライプ上のみにそれぞれ独自の電気接
点を有するように素子分離領域57によって分離され、そ
れぞれ独立に駆動できる構造となっている。また両素子
端面には反射防止コート55，56が施されている。
【００３５】この第３実施例装置においても、テーパ状
の屈折率導波路の側端面に凹凸53ａを形成したことによ
り、第１および第２実施例におけるのと同様にして戻り
光の共振モード発生を抑制し、高出力領域まで基本横モ
ードを維持して、回折限界光を発生できるようになる。
の屈折率導波路の側端面に凹凸53ａを形成したことによ
り、第１および第２実施例におけるのと同様にして戻り
光の共振モード発生を抑制し、高出力領域まで基本横モ
ードを維持して、回折限界光を発生できるようになる。
【００３６】なお上記各実施例ではｎ型基板を用いてい
るが、ｐ型基板を用いても同様のことができる。また、
活性層には量子井戸構造あるいは歪み量子井戸構造を用
いてもよい。上記実施例のＤＦＢレーザを分布ブラッグ
反射型（ＤＢＲ）レーザとしてもよい。
るが、ｐ型基板を用いても同様のことができる。また、
活性層には量子井戸構造あるいは歪み量子井戸構造を用
いてもよい。上記実施例のＤＦＢレーザを分布ブラッグ
反射型（ＤＢＲ）レーザとしてもよい。
【００３７】また上記実施例では、特に量子井戸が単一
で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構
造を示したが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数とする
ＭＱＷ構造を採用することも可能である。
で、光導波層組成が一定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構
造を示したが、ＳＱＷの代わりに量子井戸を複数とする
ＭＱＷ構造を採用することも可能である。
【００３８】また、材料としては、ＧａＡｓ基板に格子
整合するＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓＰ系材料も、
あるいはＩｎＰ基板に格子整合するＩｎＡｌＧａＡｓＰ
系材料等も適用可能である。
整合するＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓＰ系材料も、
あるいはＩｎＰ基板に格子整合するＩｎＡｌＧａＡｓＰ
系材料等も適用可能である。
【００３９】さらに、光導波路をリッジ構造で形成する
場合に、エッチング深さを制御するためにエッチング阻
止層を設けてもよい。また、リッジを活性層を突き抜け
るように構成し、ｐｎｐの埋め込み構造で光導波路スト
ライプを構成してもよい。また結晶成長法として、固体
あるいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法
等を使用することもできる。
場合に、エッチング深さを制御するためにエッチング阻
止層を設けてもよい。また、リッジを活性層を突き抜け
るように構成し、ｐｎｐの埋め込み構造で光導波路スト
ライプを構成してもよい。また結晶成長法として、固体
あるいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法
等を使用することもできる。
【図１】本発明の第１実施例による集積化半導体レーザ
装置を示す概略平面図
装置を示す概略平面図
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿った部分の断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿った部分の断面図
【図４】図１のＣ−Ｃ’線に沿った部分の断面図
【図５】本発明の第２実施例による集積化半導体レーザ
装置を示す概略平面図
装置を示す概略平面図
【図６】図５のＡ−Ａ’線に沿った部分の断面図
【図７】図５のＢ−Ｂ’線に沿った部分の断面図
【図８】図５のＣ−Ｃ’線に沿った部分の断面図
【図９】本発明の第３実施例による集積化半導体レーザ
装置を示す概略平面図
装置を示す概略平面図
１ ＤＦＢレーザ ２ 光増幅器 ３，３’ 反射防止コート ４ 回折格子 ５ 選択埋め込み領域 ５’ 素子分離領域 ６ 受動光帰還単一基本モード導波路 ７ 光増幅器 ８ 選択埋め込み領域 ９，９’ 反射防止コート 10 回折格子 11 ｎ−ＧａＡｓ基板 12 ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 13 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 14 Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層 15 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 16 ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 16ａ クラッド層側端面の凹凸 17 ｐ−ＧａＡｓキャップ層 18 ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 19 ｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 20 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 21 絶縁膜 22 ｐ側電極 23 ｎ側電極 31 ｎ−ＧａＡｓ基板 32 ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 33 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 34 Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層 35 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 36 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 37 ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 37ａ クラッド層側端面の凹凸 38 ｐ−ＧａＡｓキャップ層 39 ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 40 ｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 41 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 42 絶縁膜 43 ｐ側電極 44 ｎ側電極 50 回折格子 51 ＤＦＢレーザ 52 前置光増幅器 53 光増幅器 53ａ 屈折率導波路の側端面の凹凸 54 選択埋め込み領域 55，56 反射防止コート 57 素子分離領域
選択埋め込み層 19 ｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 20 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 21 絶縁膜 22 ｐ側電極 23 ｎ側電極 31 ｎ−ＧａＡｓ基板 32 ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 33 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 34 Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ活性層 35 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 36 Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ光導波層 37 ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 37ａ クラッド層側端面の凹凸 38 ｐ−ＧａＡｓキャップ層 39 ｐ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 40 ｎ−Ｉｎx4（Ｇａ1-z4Ａｌz4）1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4
選択埋め込み層 41 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 42 絶縁膜 43 ｐ側電極 44 ｎ側電極 50 回折格子 51 ＤＦＢレーザ 52 前置光増幅器 53 光増幅器 53ａ 屈折率導波路の側端面の凹凸 54 選択埋め込み領域 55，56 反射防止コート 57 素子分離領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 発光部と、発振波長を制御する回折格子
と、導波光を閉じ込めるテーパ状部分を有して活性媒体
において光を屈折率導波させ、光出射端面に反射防止コ
ートが施された光増幅器とが集積されてなる集積化半導
体レーザ装置において、 前記テーパ状部分の光導波方向に沿った側端面に凹凸が
形成されていることを特徴とする集積化半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】 前記活性媒体を挟む光導波層の外側に形
成されたクラッド層が、前記テーパ状部分とされている
ことを特徴とする請求項１記載の集積化半導体レーザ装
置。 - 【請求項３】 前記活性媒体を挟む光導波層が前記テー
パ状部分とされていることを特徴とする請求項１または
２記載の集積化半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記活性媒体そのものがテーパ状に形成
されて、前記テーパ状部分とされていることを特徴とす
る請求項１から３いずれか１項記載の集積化半導体レー
ザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32584094A JP3295570B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集積化半導体レーザ装置 |
| US08/569,292 US5657339A (en) | 1994-12-27 | 1995-12-08 | Integrated optics semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32584094A JP3295570B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集積化半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181383A JPH08181383A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3295570B2 true JP3295570B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=18181209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32584094A Expired - Fee Related JP3295570B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 集積化半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5657339A (ja) |
| JP (1) | JP3295570B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605750B1 (en) | 1999-04-12 | 2003-08-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for decomposition-treating organic halogen compound and decomposing device |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5392308A (en) | 1993-01-07 | 1995-02-21 | Sdl, Inc. | Semiconductor laser with integral spatial mode filter |
| US5936991A (en) * | 1996-09-17 | 1999-08-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Near fields in flared MOPAs amplifiers and oscillators by lateral current tailoring |
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