JP5261857B2 - 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール - Google Patents
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Description
活性層およびクラッド層を含んで形成された、共振器として機能する光導波路と、
前記光導波路の一端が接続された、出射端面として機能する第1端面と、
前記光導波路の他端が接続された、出射端面の反対側にある第2端面とを備え、
前記光導波路が幅の異なる少なくとも二つの部分を含んでいると共に、それら少なくとも二つの部分のうちの一つが基本モード導波部とされている半導体レーザにおいて、
前記基本モード導波部の少なくとも一部において前記活性層への電流注入を抑制する電流注入抑制手段を有していることを特徴とするものである。
図1〜図4は、本発明の第1実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)の構成を示す。
図9〜図13は、本発明の第2実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)の構成を示す。この半導体レーザは、二つの電流非注入領域8aと8bを第2クラッド層8に形成した点を除き、第1実施形態の半導体レーザと同じ構成を持つ。よって、第1実施形態の半導体レーザと同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
図20〜図23は、本発明の第3実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)の構成を示す。
その後、誘電体マスク21Aを残したままで、エッチング停止層7上に、n型AlGaAs電流ブロック層10とn型GaAs電流ブロック層11とを順に選択的に成長させることにより、リッジ構造20の両側に生じた空間を埋め込む。
図24〜図27は、本発明の第4実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)の構成を示す。この半導体レーザは、第1実施形態において、第2クラッド層8の電流非注入領域8aを含む部分にドーパント・イオンを注入することにより、イオン注入部18を追加形成したものである。したがって、ドーパント・イオンを含む電流非注入領域8aを、符号「8d」で示している。
図28は、本発明の第5実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)を示している。これは光導波路40の一つの変形例を示すものであり、上述した第1〜第4の実施形態に適用可能である。
図29は、本発明の第6実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)を示している。これも光導波路40の変形例を示すものであり、上述した第1〜第4の実施形態に適用可能である。
図30は、本発明の第7実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)を示している。これも光導波路40の変形例を示すものであり、上述した第1〜第4の実施形態に適用可能である。
図31は、本発明の第8実施形態の端面発光型高出力半導体レーザ(980nm帯)を示している。これも光導波路40の変形例を示すものであり、上述した第1〜第4の実施形態に適用可能である。
図33は、本発明の第9実施形態の半導体レーザ・モジュールの構成を示す。この半導体レーザ・モジュールは、上述した第1〜第8実施形態のいずれかの端面発光型半導体レーザを使用したものであり、その半導体レーザを円柱レンズ・ファイバと直接接合したものである。この半導体レーザ・モジュールは、14ピンのバタフライ・パッケージを有している。
上記の第1〜第9実施形態は、本発明を具体化した例を示すものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
2 n型Al0.3Ga0.7Asクラッド層
3 n型Al0.1Ga0.9As光閉じ込め層
4 i型In0.25Ga0.75As/GaAs二重量子井戸活性層
5 p型Al0.1Ga0.9As光閉じ込め層
6 p型Al0.3Ga0.7As第1クラッド層
7 p型Al0.45Ga0.55Asエッチング停止層
8 p型Al0.3Ga0.7As第2クラッド層
9 p型GaAsキャップ層
10 n型AlGaAs電流ブロック層
11 n型GaAs電流ブロック層
12 p型GaAsコンタクト層
13 TiPtAu p側電極
14 AuGeNi 側電極
15 反射防止(AR)膜
16 高反射(HR)膜
17 電流注入マスク
18 イオン注入部
20 リッジ構造
21、21A 誘電体マスク
51 電流注入抑制範囲
52 イオン注入範囲
101 半導体レーザ素子
102 ヒートシンク
103 サブマウント
104 フォトダイオード・ユニット
105 サーミスタ
106 ESD素子
107 円柱レンズ光ファイバ
108 第1フェルール
109 第2フェルール
110 固定金具
111 パッケージ・ベース
112 パッケージ・フレーム
113 パッケージ・パイプ
114 絶縁セラミック
115 パッケージ電極
Claims (21)
- 活性層およびクラッド層を含んで形成された、共振器として機能する光導波路と、
前記光導波路の一端が接続された、出射端面として機能する第1端面と、
前記光導波路の他端が接続された、出射端面の反対側にあり、前記第1端面よりも高反射面として機能する第2端面とを備え、
前記光導波路が幅の異なる少なくとも二つの部分を含んでいると共に、それら少なくとも二つの部分のうちの一つが基本モード導波部とされている端面発光型半導体レーザにおいて、
前記基本モード導波部の一端は、前記第2端面に接続され、
前記基本モード導波部は、基本モードの光の導波のみを許容し、
前記第1端面における前記光導波路の幅が前記第2端面における前記光導波路の幅よりも広く、
前記基本モード導波部の上方に電流注入抑制手段が前記基本モード導波部の全長にわたって形成され、前記電流注入抑制手段は電流ブロック層を備えていることを特徴とする端面発光型半導体レーザ。
- 前記光導波路の前記クラッド層が窪みを有しており、その窪みに前記電流ブロック層が嵌合している請求項1に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記クラッド層の前記窪みにより厚さが減少した部分が、電流非注入領域となっている請求項2に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記電流注入抑制手段はさらに電流注入抑制マスクを備え、前記電流注入抑制マスクは、前記基本モード導波部の少なくとも一部に重なるように前記光導波路の外部に形成されている請求項1に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記電流注入抑制マスクが、当該半導体レーザの少なくとも一方の電極に隣接して配置されている請求項4に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記電流注入抑制マスクが、誘電体から形成されている請求項4または5に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部の少なくとも一部に対してドーパントをイオン注入することによって形成された受動導波領域を含む請求項1に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記受動導波領域の禁制帯の幅が、当該半導体レーザの発振波長に対応するエネルギーより大きい請求項7に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記電流注入抑制手段が、前記第2端面に隣接して配置されている請求項1〜8のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記電流注入抑制手段が前記第2端面に隣接して配置されると共に、前記第1端面に隣接して配置された第2の電流注入抑制手段をさらに有している請求項1〜8のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部が3.5μm以下の幅を有し、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の部分が4μm以上の幅を有していると共にその幅で前記第1端面に接続されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部が前記第2端面に接続され、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の第1部分が前記第1端面に接続されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部と前記第1部分とが直接、接続されている請求項12に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部と前記第1部分とが、前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の第2部分を介して互いに接続されている請求項12に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の第1部分と第2部分が、前記第1端面と前記第2端面にそれぞれ接続され、前記基本モード導波部の両端が前記第1部分と前記第2部分にそれぞれ接続されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記光導波路の全体がテーパ状になっており、その光導波路の幅の狭い側に前記基本モード導波部が配置され、その光導波路の幅の狭い側に前記基本モード導波部よりも幅の広い前記光導波路の部分が配置されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 前記光導波路の前記基本モード導波部よりも幅の広い部分が、基本モードに加えてそれより高次のモードを許容する多モード導波部とされ、前記基本モード導波部と前記多モード導波部とが直接、あるいは前記光導波路の前記基本モード導波部よりも幅の広い他の部分を介して滑らかに接続されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザ。
- 請求項1〜17のいずれか1項に記載の端面発光型半導体レーザと、その半導体レーザの前記第1端面に隣接して光ファイバの端部を固定する光ファイバ固定手段とを備えていることを特徴とする半導体レーザ・モジュール。
- 前記光ファイバとして、端部に結合用レンズを一体形成した光ファイバを使用するように構成されている請求項18に記載の半導体レーザ・モジュール。
- 前記半導体レーザの出力光を、少なくとも1個の結合用レンズを用いて前記光ファイバに導入するように構成されている請求項18に記載の半導体レーザ・モジュール。
- 前記光ファイバとして、先端にレンズ加工が施された光ファイバを使用するように構成されている請求項20に記載の半導体レーザ・モジュール。
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