JPH02166785A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH02166785A JPH02166785A JP32311988A JP32311988A JPH02166785A JP H02166785 A JPH02166785 A JP H02166785A JP 32311988 A JP32311988 A JP 32311988A JP 32311988 A JP32311988 A JP 32311988A JP H02166785 A JPH02166785 A JP H02166785A
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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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〕
この発明は半導体レーザに関し、特に横モードを基本モ
ードに保ちつつ、かつ生産性よく高出力レーザを得るた
めの構造に関するものである。
ードに保ちつつ、かつ生産性よく高出力レーザを得るた
めの構造に関するものである。
半導体レーザの高出力化の方策として、光出力面の面積
拡大が重要かつ有望である。第４図はアプライド・フィ
ジックス・レターズ（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５０巻第５号、２３３頁記載の高
出力ＡｌＧａＡｓ埋込みへテロ構造レーザを示す斜視図
である。高出力を得るために、フレア（ｆｌａｒｅ）型
の光導波路を備えているのが特徴である。
拡大が重要かつ有望である。第４図はアプライド・フィ
ジックス・レターズ（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５０巻第５号、２３３頁記載の高
出力ＡｌＧａＡｓ埋込みへテロ構造レーザを示す斜視図
である。高出力を得るために、フレア（ｆｌａｒｅ）型
の光導波路を備えているのが特徴である。
図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａ １．
Ｇａ、−、Ａｓ層、３は前後両端面部で幅が広がった（
ｆｌａｒｅ Ｌ／た）Ａｌｙ Ｇａｐ−、Ａｓ層、４は
ｐ Ａ１＋ｃ Ｇａｐ−、Ａ３層、５はｐ−ＧａＡｓ層
である。
Ｇａ、−、Ａｓ層、３は前後両端面部で幅が広がった（
ｆｌａｒｅ Ｌ／た）Ａｌｙ Ｇａｐ−、Ａｓ層、４は
ｐ Ａ１＋ｃ Ｇａｐ−、Ａ３層、５はｐ−ＧａＡｓ層
である。
”ｙ Ｇａ１−、Ａｓ層３は活性層で、ｎ−、ＡｌＸＧ
ａｌ−８ＡＳ層２及び９ Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ Ｉ−
ｘ Ａ ５層４はクランド層として作用する。順方向に
バイアスすると電流はＡ ｌｙ Ｇａｐ−ｙ Ａｓ層３
を主に流れる。これは、ｌ：ｌ−Ａ ＩＸ Ｇａｐ−、
ＡｓＪｉ４とｎＡ １ ｘ Ｇ ａ ＋ −Ｘ Ａ ｓ
Ｊｉｇ ２とで作られるｐｎ接合の拡散電位が、活性
層を介したｐｎ接合のそれより大きいためである。電流
を増すと発振に至るが、光が幅の狭い領域から幅の広い
領域へ出る際に回折効果によって若干法がることを利用
し、活性層の幅をほぼこの回折角度程度で広げることに
より、幅の狭い領域における横モードをほぼそのまま拡
大した形で前及び後端面まで徐々に光の幅を広げること
ができる。この後、前及び後端面で反射された光が全て
幅の狭い領域へ戻るわけではなく、幅の狭い領域の延長
線上に近いごく限られた一部にしか戻らないため、発振
の闇値は若干高くなるが、端面における幅が広いため、
最大光出力密度を一定にして考えると幅が広い分だけ全
先出力は多く期待でき、真出力化を達成することができ
る。
ａｌ−８ＡＳ層２及び９ Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ Ｉ−
ｘ Ａ ５層４はクランド層として作用する。順方向に
バイアスすると電流はＡ ｌｙ Ｇａｐ−ｙ Ａｓ層３
を主に流れる。これは、ｌ：ｌ−Ａ ＩＸ Ｇａｐ−、
ＡｓＪｉ４とｎＡ １ ｘ Ｇ ａ ＋ −Ｘ Ａ ｓ
Ｊｉｇ ２とで作られるｐｎ接合の拡散電位が、活性
層を介したｐｎ接合のそれより大きいためである。電流
を増すと発振に至るが、光が幅の狭い領域から幅の広い
領域へ出る際に回折効果によって若干法がることを利用
し、活性層の幅をほぼこの回折角度程度で広げることに
より、幅の狭い領域における横モードをほぼそのまま拡
大した形で前及び後端面まで徐々に光の幅を広げること
ができる。この後、前及び後端面で反射された光が全て
幅の狭い領域へ戻るわけではなく、幅の狭い領域の延長
線上に近いごく限られた一部にしか戻らないため、発振
の闇値は若干高くなるが、端面における幅が広いため、
最大光出力密度を一定にして考えると幅が広い分だけ全
先出力は多く期待でき、真出力化を達成することができ
る。
しかし、上記実施例では、実際にレーザを作成する場合
、現状の加工技術では活性層の幅を徐々にかつ滑らかに
拡大することは困難で、光の波長と同程度以上（〜０．
５μｍ以上）の細かい凹凸は避は難い。この凹凸部分に
光が当たると当然散乱を生じ、横モードにゆらぎが生じ
て多くの場合不要な高次モード発振を惹起する。この様
な高次モード発振が許容される状況下では、光出力・電
流特性に屈曲を生じたり、遠視野像に多くの複雑で再現
性に乏しい凹凸を生じ、製造上の歩留まりが著しく低下
してしまうという問題点があった。
、現状の加工技術では活性層の幅を徐々にかつ滑らかに
拡大することは困難で、光の波長と同程度以上（〜０．
５μｍ以上）の細かい凹凸は避は難い。この凹凸部分に
光が当たると当然散乱を生じ、横モードにゆらぎが生じ
て多くの場合不要な高次モード発振を惹起する。この様
な高次モード発振が許容される状況下では、光出力・電
流特性に屈曲を生じたり、遠視野像に多くの複雑で再現
性に乏しい凹凸を生じ、製造上の歩留まりが著しく低下
してしまうという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、半導体レーザの高出力化を実現できるととも
に、製造に際しても歩留まりの良い半導体レーザを得る
ことを目的とする。
たもので、半導体レーザの高出力化を実現できるととも
に、製造に際しても歩留まりの良い半導体レーザを得る
ことを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、基本横モードを得るた
めの幅の狭い領域と、該幅の狭い領域における回折角以
上の角度で上記幅の狭い領域から順次幅が広くなった領
域とを有する活性領域を備えたものである。
めの幅の狭い領域と、該幅の狭い領域における回折角以
上の角度で上記幅の狭い領域から順次幅が広くなった領
域とを有する活性領域を備えたものである。
この発明においては、高出力を得るための順次幅の広が
った領域の広がり角度を幅の狭い領域における回折角以
上の角度としたから、光導波路側面における光強度は弱
く、該側面における光の散乱の影響は大幅に低減され、
歩留まりよく基本モードを保ったまま高出力化を実現で
きる。
った領域の広がり角度を幅の狭い領域における回折角以
上の角度としたから、光導波路側面における光強度は弱
く、該側面における光の散乱の影響は大幅に低減され、
歩留まりよく基本モードを保ったまま高出力化を実現で
きる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す図
であり、図において、層の構成は第１図と同じであり、
第１図と同一符号は同一または相当部分である。６は活
性層の幅が約１μｍの幅の狭い領域、７及び８は活性層
の幅がほぼ１０度の広がり角で広がっている領域である
。
であり、図において、層の構成は第１図と同じであり、
第１図と同一符号は同一または相当部分である。６は活
性層の幅が約１μｍの幅の狭い領域、７及び８は活性層
の幅がほぼ１０度の広がり角で広がっている領域である
。
次に作用効果について説明する。
領域６における活性層幅は〜１μｍと狭いため、この領
域を伝搬可能な横モードは基本モードのみである。また
領域６と領域７又は領域８との境では、領域６を伝搬し
てきた光が回折現象で拡がる。
域を伝搬可能な横モードは基本モードのみである。また
領域６と領域７又は領域８との境では、領域６を伝搬し
てきた光が回折現象で拡がる。
この角度は、
λ
θ−ｔａｎ −’ （）
π ωｏｎ
（ω。はビームのスポットサイズ、ｎは屈折率）の関係
で示され、ここでは４．５度程度となる。領域７及び８
はそれぞれ光の増幅器として作用するが、上記角度より
極端に広く （例えば４５度）しても領域６から（る被
増幅光が少ない上、無駄に電流が流れるので、本実施例
では１０度としている。
で示され、ここでは４．５度程度となる。領域７及び８
はそれぞれ光の増幅器として作用するが、上記角度より
極端に広く （例えば４５度）しても領域６から（る被
増幅光が少ない上、無駄に電流が流れるので、本実施例
では１０度としている。
一般に端面における光出力密度がある値を越えると端面
破壊に至ることから、光の出口の断面積を広げることが
半導体レーザの高出力化にとって重要な課題であったが
、このような本実施例によれば、高出力化を実現できる
とともに、発振モードを基本モードに保つことができ、
歩留まりを向上させることができる。
破壊に至ることから、光の出口の断面積を広げることが
半導体レーザの高出力化にとって重要な課題であったが
、このような本実施例によれば、高出力化を実現できる
とともに、発振モードを基本モードに保つことができ、
歩留まりを向上させることができる。
第２図はこの発明の第２の実施例による半導体レーザを
示す斜視図である。本第２の実施例は、上記第１の実施
例に比して、領域７及び８の延長線（本来は、活性層の
幅であるが、図が複雑になるので第２図では活性層の形
状を反映した最上層の形状で、延長線は破線で示す）の
端面における幅より広く一定幅の領域９及び１０を新た
に加えた点に特徴がある。
示す斜視図である。本第２の実施例は、上記第１の実施
例に比して、領域７及び８の延長線（本来は、活性層の
幅であるが、図が複雑になるので第２図では活性層の形
状を反映した最上層の形状で、延長線は破線で示す）の
端面における幅より広く一定幅の領域９及び１０を新た
に加えた点に特徴がある。
このように幅の広い一定幅の領域９及び１０を加えるこ
とにより、上記第１の実施例において領域７及び８の幅
が素子製作上清開位置のずれによりわずかながらバラつ
き、不揃いで商品価値を下落させるのを防ぐことができ
る。
とにより、上記第１の実施例において領域７及び８の幅
が素子製作上清開位置のずれによりわずかながらバラつ
き、不揃いで商品価値を下落させるのを防ぐことができ
る。
なお、上記第２の実施例では領域７から９や、領域８か
ら１０への幅の変化を非連続的に表わしているが、ゆる
やかな角度で直線的に、あるいは曲線でゆるやかに連続
的に幅を広げても良く、実際作製する場合には、このよ
うにした方が結晶の面方位との関係上有利となる。
ら１０への幅の変化を非連続的に表わしているが、ゆる
やかな角度で直線的に、あるいは曲線でゆるやかに連続
的に幅を広げても良く、実際作製する場合には、このよ
うにした方が結晶の面方位との関係上有利となる。
また、上記第１．第２の実施例では、前後方向共に同様
の形状を持たせているが、実際高い光出力を要するのが
前方のみであれば、領域８及び１０を設けなくても良い
し、更には領域６も長さを最低限にして良い。最低限の
長さとは、零でも良いという意味である。
の形状を持たせているが、実際高い光出力を要するのが
前方のみであれば、領域８及び１０を設けなくても良い
し、更には領域６も長さを最低限にして良い。最低限の
長さとは、零でも良いという意味である。
第３図はこの発明の第３の実施例による半導体レーザを
示す図であり、図において、１１はｐＧａＡｓ基板、１
２はｐ−Ａｌ０．４０ａｏ、ｈ Ａｓ層、１３はｎ−Ｇ
ａＡｓ１，１４はｐ−Ａ１０．。
示す図であり、図において、１１はｐＧａＡｓ基板、１
２はｐ−Ａｌ０．４０ａｏ、ｈ Ａｓ層、１３はｎ−Ｇ
ａＡｓ１，１４はｐ−Ａ１０．。
Ｇ；ｔｏ、ｂＡｓ層、１５はｐ−Ａｌｏ、ｒ Ｇａｏ、
ｇ Ａｓ層、１６はｎＡ １６，４ Ｇ ａ ｏ、６
Ａ ３層、１７はｎ−ＧａＡｓ層である。本第３の実施
例は、電流阻止層であるｎ−ＧａＡｓ層１３をエツチン
グして、上記第１又は第２の実施例に示した活性領域（
第２の実施例の場合はｉｌＪ！！９．７及び６のみで構
成）と同様の形状を有する溝を上記ｎ−Ａ１０．。
ｇ Ａｓ層、１６はｎＡ １６，４ Ｇ ａ ｏ、６
Ａ ３層、１７はｎ−ＧａＡｓ層である。本第３の実施
例は、電流阻止層であるｎ−ＧａＡｓ層１３をエツチン
グして、上記第１又は第２の実施例に示した活性領域（
第２の実施例の場合はｉｌＪ！！９．７及び６のみで構
成）と同様の形状を有する溝を上記ｎ−Ａ１０．。
Ｇａｏ、ｈＡＳ層１４以降を成長させたものである。
実際に加工した例では、溝の底の幅を１．８μｍにする
とその領域の活性領域の幅Ｗは１．２μｍとなり、３５
．６μｍにした領域ではＷ＝３５．０μｍとなった。活
性層り−Ａ ｌｏ、＋ Ｇａｏ、＋＋ Ａ ｓ層１５の
層厚を０．０７ ｐ ｍとした場合、Ｗ＝１．２μｍの
領域では高次の横モードは全て遮断状態となり、基本モ
ードした伝搬せず、しかもＷ＝３５μｍの領域では端面
破壊の起こる光出力が通常のレーザの約２８倍となるた
め、最大約５００ｍＷ、通常光出力１４０ｍＷの高出力
レーザとなる。もちろん発振も横モードはＷ＝３５μｍ
と広いにもかかわらず基本横モードが得られる。また、
本第３の実施例では、電流阻止層（ｎ−ＧａＡｓ層１３
）を用いているので、上記第１．第２の実施例より広い
動作範囲（バイアス、温度等）で活性領域へ′ｇ１流を
集中でき、−層実用的である０作製方法としてはＭＯＣ
ＶＤ法やＭＢＥ法等、微細な加工にたえられる結晶成長
法がよい。
とその領域の活性領域の幅Ｗは１．２μｍとなり、３５
．６μｍにした領域ではＷ＝３５．０μｍとなった。活
性層り−Ａ ｌｏ、＋ Ｇａｏ、＋＋ Ａ ｓ層１５の
層厚を０．０７ ｐ ｍとした場合、Ｗ＝１．２μｍの
領域では高次の横モードは全て遮断状態となり、基本モ
ードした伝搬せず、しかもＷ＝３５μｍの領域では端面
破壊の起こる光出力が通常のレーザの約２８倍となるた
め、最大約５００ｍＷ、通常光出力１４０ｍＷの高出力
レーザとなる。もちろん発振も横モードはＷ＝３５μｍ
と広いにもかかわらず基本横モードが得られる。また、
本第３の実施例では、電流阻止層（ｎ−ＧａＡｓ層１３
）を用いているので、上記第１．第２の実施例より広い
動作範囲（バイアス、温度等）で活性領域へ′ｇ１流を
集中でき、−層実用的である０作製方法としてはＭＯＣ
ＶＤ法やＭＢＥ法等、微細な加工にたえられる結晶成長
法がよい。
このように本第３の実施例においても、高出力化を実現
できるとともに、端面近傍に一定の幅を持った活性領域
を所定の長さで有しているので、製造に際しての歩留ま
りを向上させることができる。
できるとともに、端面近傍に一定の幅を持った活性領域
を所定の長さで有しているので、製造に際しての歩留ま
りを向上させることができる。
以上のように、この発明の半導体レーザによれば、基本
横モードを得るための幅の狭い領域と、該幅の狭い領域
における回折角以上の角度で上記幅の狭い領域から順次
幅が広くなった領域とを有する活性層を備えた構成とし
たから、製作加工時に不可避の側面の凹凸を許容して基
本モード発振の特性を損なうことなく、高い歩留まりで
高出力化を達成できる効果がある。
横モードを得るための幅の狭い領域と、該幅の狭い領域
における回折角以上の角度で上記幅の狭い領域から順次
幅が広くなった領域とを有する活性層を備えた構成とし
たから、製作加工時に不可避の側面の凹凸を許容して基
本モード発振の特性を損なうことなく、高い歩留まりで
高出力化を達成できる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザを
示す斜視図、第２図はこの発明の第２の実施例による半
導体レーザを示す斜視図、第３図はこの発明の第３の実
施例による半導体レーザを示す斜視図、第４図は従来の
半導体レーザを示す斜視図である。 １はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａ Ｉｌｌ Ｇａ、−
。 Ａｓ層、３はＡＩ、Ｇａ、−、Ａ５層、４はｐ−Ａ１、
ｌＧａ、−１ｌＡｓ層、５はｐ−ＧａＡｓ層、６は幅の
狭い活性領域部、７，８は幅の徐々に広がった活性領域
部、９．１０は幅が広く一定である活性領域部、１１は
ｐ−ＧａＡｓ基板、１２はｐ−Ａ Ｉ ６．４ Ｇ ａ
６，６ Ａ ３層、１３はｎ−ＧａＡｓ層、１４はり
−Ａ １１１．４０ａｏ、ｂ Ａｓ層、１５はｐ−Ａ
１６．１ Ｇａｏ、ｑ Ａｓ層、１６はｎ−Ａ１．０．
Ｇａ０．６ＡＳＪ１％ １７はｎ−ＧａＡｓ層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
示す斜視図、第２図はこの発明の第２の実施例による半
導体レーザを示す斜視図、第３図はこの発明の第３の実
施例による半導体レーザを示す斜視図、第４図は従来の
半導体レーザを示す斜視図である。 １はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａ Ｉｌｌ Ｇａ、−
。 Ａｓ層、３はＡＩ、Ｇａ、−、Ａ５層、４はｐ−Ａ１、
ｌＧａ、−１ｌＡｓ層、５はｐ−ＧａＡｓ層、６は幅の
狭い活性領域部、７，８は幅の徐々に広がった活性領域
部、９．１０は幅が広く一定である活性領域部、１１は
ｐ−ＧａＡｓ基板、１２はｐ−Ａ Ｉ ６．４ Ｇ ａ
６，６ Ａ ３層、１３はｎ−ＧａＡｓ層、１４はり
−Ａ １１１．４０ａｏ、ｂ Ａｓ層、１５はｐ−Ａ
１６．１ Ｇａｏ、ｑ Ａｓ層、１６はｎ−Ａ１．０．
Ｇａ０．６ＡＳＪ１％ １７はｎ−ＧａＡｓ層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）少なくとも２つの端面を有する半導体レーザにお
いて、少なくとも、 一方の端面部又は内部の少なくとも１ヶ所に設けられた
基本横モードのみが通過可能な幅の狭い領域と、 上記幅の狭い領域における回折角以上の角度で上記幅の
狭い領域から順次幅が広くなった領域とを有する活性領
域を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32311988A JPH02166785A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32311988A JPH02166785A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02166785A true JPH02166785A (ja) | 1990-06-27 |
Family
ID=18151296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32311988A Pending JPH02166785A (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02166785A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0823133A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-23 | Nec Corp | フレア構造半導体レーザ |
| US5555544A (en) * | 1992-01-31 | 1996-09-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Tapered semiconductor laser oscillator |
| US5651018A (en) * | 1993-01-07 | 1997-07-22 | Sdl, Inc. | Wavelength-stabilized, high power semiconductor laser |
| US5696779A (en) * | 1993-01-07 | 1997-12-09 | Sdl, Inc. | Wavelength tunable semiconductor laser with mode locked operation |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP32311988A patent/JPH02166785A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5555544A (en) * | 1992-01-31 | 1996-09-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Tapered semiconductor laser oscillator |
| US5651018A (en) * | 1993-01-07 | 1997-07-22 | Sdl, Inc. | Wavelength-stabilized, high power semiconductor laser |
| US5696779A (en) * | 1993-01-07 | 1997-12-09 | Sdl, Inc. | Wavelength tunable semiconductor laser with mode locked operation |
| US5864574A (en) * | 1993-01-07 | 1999-01-26 | Sdl, Inc. | Semiconductor gain medium with a light Divergence region that has a patterned resistive region |
| JPH0823133A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-23 | Nec Corp | フレア構造半導体レーザ |
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