JPH04154185A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04154185A JPH04154185A JP2281061A JP28106190A JPH04154185A JP H04154185 A JPH04154185 A JP H04154185A JP 2281061 A JP2281061 A JP 2281061A JP 28106190 A JP28106190 A JP 28106190A JP H04154185 A JPH04154185 A JP H04154185A
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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
- H01S5/1082—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 with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
-
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- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
-
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
- H01S2301/166—Single transverse or lateral mode
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- H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
- H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
-
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2036—Broad area lasers
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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、半導体レーザ装置に関し、特に高出力で単
一横モード発振を行なう半導体レーザ装置に関するもの
である。
一横モード発振を行なう半導体レーザ装置に関するもの
である。
第２図は従来の横車−モードを１指した幅広レーザを示
す、活性層面における上面図である。図において、２１
は基本モード伝搬領域、２２はモード拡大領域、１５は
反射率が低い部分反射コーティング、１６は出力光、２
５は高反射コーティングである。
す、活性層面における上面図である。図において、２１
は基本モード伝搬領域、２２はモード拡大領域、１５は
反射率が低い部分反射コーティング、１６は出力光、２
５は高反射コーティングである。
次に動作について説明する。第２図に示すレーザにおい
て、基本モード伝搬領域２１の光導波路はその幅Ｗ１か
３μｍ±２μｍ程度と狭いため、原理的に基本モードし
か伝搬しない。ここで先導波路幅Ｗ、の設定範囲に幅が
あるのは、幅板外に活性層厚等がファクターとして加わ
ることを考慮しているためである。例えば活性層厚か薄
ければ導波路幅は多少広くても基本モードしか許容され
ないものか得られ、また光導波路部とその両側の部分と
の屈折率差が小さい場合にも導波路幅か広くても基本モ
ードしか許容されないものか得られる。モード拡大領域
２２の光導波路幅は基本モード伝搬領域２１の光導波路
の接続部から端面に向かって緩やかに拡がっている。こ
こで、導波路の拡がり角θ、が大きすぎると基本モード
伝搬領域からの光が拡大せず、そのままの形状で端面に
達してしまうため高出力化できない。また、モード拡大
領域２２の長さＬｌが長すぎるとレーザ光が該領域２２
を伝搬中に高次モードが乗る可能性か大きくなるため基
本モード発振か得られない。高出力の基本モード発振を
得るために、図中波がり角θ１は１０°以下、モード拡
大領域２２の長さＬｌは１０〜１００μｍとしており、
このため出射端面での光導波路幅Ｗ２は１０〜２０μｍ
である。
て、基本モード伝搬領域２１の光導波路はその幅Ｗ１か
３μｍ±２μｍ程度と狭いため、原理的に基本モードし
か伝搬しない。ここで先導波路幅Ｗ、の設定範囲に幅が
あるのは、幅板外に活性層厚等がファクターとして加わ
ることを考慮しているためである。例えば活性層厚か薄
ければ導波路幅は多少広くても基本モードしか許容され
ないものか得られ、また光導波路部とその両側の部分と
の屈折率差が小さい場合にも導波路幅か広くても基本モ
ードしか許容されないものか得られる。モード拡大領域
２２の光導波路幅は基本モード伝搬領域２１の光導波路
の接続部から端面に向かって緩やかに拡がっている。こ
こで、導波路の拡がり角θ、が大きすぎると基本モード
伝搬領域からの光が拡大せず、そのままの形状で端面に
達してしまうため高出力化できない。また、モード拡大
領域２２の長さＬｌが長すぎるとレーザ光が該領域２２
を伝搬中に高次モードが乗る可能性か大きくなるため基
本モード発振か得られない。高出力の基本モード発振を
得るために、図中波がり角θ１は１０°以下、モード拡
大領域２２の長さＬｌは１０〜１００μｍとしており、
このため出射端面での光導波路幅Ｗ２は１０〜２０μｍ
である。
基本モード伝搬領域２工で発生した基本モードをモード
拡大領域２２で増幅しなから拡大し、部分反射コーティ
ング１５を通して出力光１６として取り出す。部分反射
コーティング１５て一部反射した光は、モード拡大領域
２２および基本モード伝搬領域２１を通って反対側の端
面に達し、高反射コーティング２５で再び反射し発振に
寄与する。ここで、部分反射コーティング１５が施され
た端面の反射率は３〜１８％、高反射コーティング２５
か施された端面の反射率は６０〜９８％となっている。
拡大領域２２で増幅しなから拡大し、部分反射コーティ
ング１５を通して出力光１６として取り出す。部分反射
コーティング１５て一部反射した光は、モード拡大領域
２２および基本モード伝搬領域２１を通って反対側の端
面に達し、高反射コーティング２５で再び反射し発振に
寄与する。ここで、部分反射コーティング１５が施され
た端面の反射率は３〜１８％、高反射コーティング２５
か施された端面の反射率は６０〜９８％となっている。
第５図は出射端面の反射率によるレーザ出力特性の違い
を示す図である。光出力を縦軸に、注入電流を横軸にと
っており、Ａは出射端面の反射率か高いレーザの特性、
Ｂは出射端面の反射率か低いレーザの特性をそれぞれ示
す。この図から、所望の光出力に応じて出射端面の反射
率を選択すればよいことかわかる。
を示す図である。光出力を縦軸に、注入電流を横軸にと
っており、Ａは出射端面の反射率か高いレーザの特性、
Ｂは出射端面の反射率か低いレーザの特性をそれぞれ示
す。この図から、所望の光出力に応じて出射端面の反射
率を選択すればよいことかわかる。
この従来例レーザでは、上述のように出力光１６の幅を
広げることによって高出力化を図っている。実際には、
Ａｊ７ＧａＡｓ系の結晶を用い、波長０．８μｍ帯で１
００ｍＷ以上の単一横モードでの発振を確認している。
広げることによって高出力化を図っている。実際には、
Ａｊ７ＧａＡｓ系の結晶を用い、波長０．８μｍ帯で１
００ｍＷ以上の単一横モードでの発振を確認している。
また、第３図は従来の他の高出力半導体レーザ装置を示
す、活性層面における上面図であり、図において、レー
ザ活性領域１１は活性層の幅方向の中央部分に配置され
、出力端面全面には無反射コーティング（反射率約３％
）１２が施され、この無反射コーティング１２上のレー
ザ活性領域１１の幅方向の中央部分に部分反射部分コー
ティング（反射率約４５％）３４が施される。出力端面
に対向する他方の共振器端面全面には高反射コーティン
グ（反射率約９８％）２５か施される。１６は出力光で
ある。なお、共振器長は約５００μｍである。
す、活性層面における上面図であり、図において、レー
ザ活性領域１１は活性層の幅方向の中央部分に配置され
、出力端面全面には無反射コーティング（反射率約３％
）１２が施され、この無反射コーティング１２上のレー
ザ活性領域１１の幅方向の中央部分に部分反射部分コー
ティング（反射率約４５％）３４が施される。出力端面
に対向する他方の共振器端面全面には高反射コーティン
グ（反射率約９８％）２５か施される。１６は出力光で
ある。なお、共振器長は約５００μｍである。
第４図は第３図の従来の半導体レーザ装置の内部から前
面をみた時の各モードの強度分布を示す図である。図に
おいて、４１は基本モードの強度分布、４２は１次モー
ドの強度分布、４３は２次モードの強度分布、４４は３
次モードの強度分布である。
面をみた時の各モードの強度分布を示す図である。図に
おいて、４１は基本モードの強度分布、４２は１次モー
ドの強度分布、４３は２次モードの強度分布、４４は３
次モードの強度分布である。
次に動作について説明する。半導体レーザ装置内のレー
ザ活性領域１１内で発生した光は、レーザ後端面の高反
射コーティング２５で殆と反射され、レーザ活性領域１
１て増幅されながら無反射コーティング１２及び部分反
射部分コーティング３４に達する。無反射コーティング
１２に達した光は反射する事なくそのまま出力光１６と
なり、また、部分反射部分コーティング３４に達した光
の一部はそのまま透過し出力光１６となるが、残りは反
射され再びレーザ活性領域１１で増幅されながら無反射
コーティング１２に達しレーザ発振に寄与する。なお、
第３図においては部分反射部分コーティング３４．及び
高反射コーティング２５で反射された光がかなり広がっ
て共振器内を伝搬し、出力光１６の大部分は無反射コー
ティング１２部分を通過して出力しているように描かれ
ているか、実際にはこの広がりは僅かであり、出力光１
６の大部分は部分反射部分コーティング３４部分を通過
して出力される。
ザ活性領域１１内で発生した光は、レーザ後端面の高反
射コーティング２５で殆と反射され、レーザ活性領域１
１て増幅されながら無反射コーティング１２及び部分反
射部分コーティング３４に達する。無反射コーティング
１２に達した光は反射する事なくそのまま出力光１６と
なり、また、部分反射部分コーティング３４に達した光
の一部はそのまま透過し出力光１６となるが、残りは反
射され再びレーザ活性領域１１で増幅されながら無反射
コーティング１２に達しレーザ発振に寄与する。なお、
第３図においては部分反射部分コーティング３４．及び
高反射コーティング２５で反射された光がかなり広がっ
て共振器内を伝搬し、出力光１６の大部分は無反射コー
ティング１２部分を通過して出力しているように描かれ
ているか、実際にはこの広がりは僅かであり、出力光１
６の大部分は部分反射部分コーティング３４部分を通過
して出力される。
次に本従来例が基本横モード発振する原理について説明
する。本従来例の活性領域幅は高次モードが許容される
程度に十分広い。ここで、半導体レーザ装置中を伝搬す
るモードは、周波数が固定された場合にはモードの次数
により横方向への空間的広かりか異なる。すなわち、第
４図のように空間的な幅を部分反射部分コーティング３
４の値に固定したときに、その幅以内を通過する伝搬エ
ネルギーは基本モードが最も大きく、高次モードになる
につれて小さくなる。従って、基本モードが最も実効反
射率が高くなるため、最も発振しやす（なる。実際Ａｊ
７ＧａＡｓ系の結晶材料で波長０．８μｍ帯で活性領域
幅が１５０μｍに対し、２０μｍ幅の反射率４０％程度
の部分的な反射コーティングを施すことにより、光出力
３００ｍＷ以上で基本モードのみの発振を確認している
。
する。本従来例の活性領域幅は高次モードが許容される
程度に十分広い。ここで、半導体レーザ装置中を伝搬す
るモードは、周波数が固定された場合にはモードの次数
により横方向への空間的広かりか異なる。すなわち、第
４図のように空間的な幅を部分反射部分コーティング３
４の値に固定したときに、その幅以内を通過する伝搬エ
ネルギーは基本モードが最も大きく、高次モードになる
につれて小さくなる。従って、基本モードが最も実効反
射率が高くなるため、最も発振しやす（なる。実際Ａｊ
７ＧａＡｓ系の結晶材料で波長０．８μｍ帯で活性領域
幅が１５０μｍに対し、２０μｍ幅の反射率４０％程度
の部分的な反射コーティングを施すことにより、光出力
３００ｍＷ以上で基本モードのみの発振を確認している
。
しかしながら、第２図の従来例においては半導体レーザ
装置作成時に形成されるモード拡大領域内の結晶欠陥、
モード拡大領域内で生じる電流利得の差等の僅かな擾乱
かモード拡大領域２２を完全なものにせず、モード拡大
領域て伝搬モードに影響を与え高次モードか発生・伝搬
するようになる。そして、光出力が１００ｍＷ付近を越
えると電流の不均一性と重なって徐々にその効果が顕著
となり、高次モードで発振しやすくなるという問題点が
あった。
装置作成時に形成されるモード拡大領域内の結晶欠陥、
モード拡大領域内で生じる電流利得の差等の僅かな擾乱
かモード拡大領域２２を完全なものにせず、モード拡大
領域て伝搬モードに影響を与え高次モードか発生・伝搬
するようになる。そして、光出力が１００ｍＷ付近を越
えると電流の不均一性と重なって徐々にその効果が顕著
となり、高次モードで発振しやすくなるという問題点が
あった。
また、第３図のレーザにおいては、横方向のモードが屈
折率分布の無い空間膜のみでモードを制御していので、
第２図のような導波路作成時の擾乱が殆どない利点があ
り、高次モードが立ちにくい。しかしながら、第５図に
も示したように、端面の反射率を高くすると、レーザ発
振はしやすくなるが、取り出せるレーザ出力は端面反射
率の低いものに比べ小さく、第３図のレーザでの問題点
はまさにこの点にある。即ち、部分コーティング３４の
反射率を高めることは発振しやすくなくこととは逆に外
部に光出力を取り出し難くしていることに他ならない。
折率分布の無い空間膜のみでモードを制御していので、
第２図のような導波路作成時の擾乱が殆どない利点があ
り、高次モードが立ちにくい。しかしながら、第５図に
も示したように、端面の反射率を高くすると、レーザ発
振はしやすくなるが、取り出せるレーザ出力は端面反射
率の低いものに比べ小さく、第３図のレーザでの問題点
はまさにこの点にある。即ち、部分コーティング３４の
反射率を高めることは発振しやすくなくこととは逆に外
部に光出力を取り出し難くしていることに他ならない。
従って、この方法は幅の広い活性領域を有するレーザの
基本モード発振には有効であるが、最終的な高出力化の
対策としては必ずしも有効な構造ではないという問題点
があった。
基本モード発振には有効であるが、最終的な高出力化の
対策としては必ずしも有効な構造ではないという問題点
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
れたものであり、幅の広い活性領域をもつレーザにおい
て、基本モードで発振する最大光出力を従来の２倍以上
に引き上げることのできる半導体レーザ装置を得ること
を目的とする。
れたものであり、幅の広い活性領域をもつレーザにおい
て、基本モードで発振する最大光出力を従来の２倍以上
に引き上げることのできる半導体レーザ装置を得ること
を目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は、高次モードの伝搬
を許容するような広い一様な幅の活性領域を有する半導
体レーザの、出力端面に活性領域幅方向に反射率の空間
的な分布を持たずかつ活性層を構成する半導体結晶と空
気の境界で決定される反射率よりも小さい反射率を有す
る反射膜コーティングを設け、出力端面に対向する他方
の端面に活性領域の中央部分の反射率か最も高く左右対
称に滑らかに又はステップ状に反射率を低くした反射膜
コーティングを設けたものである。
を許容するような広い一様な幅の活性領域を有する半導
体レーザの、出力端面に活性領域幅方向に反射率の空間
的な分布を持たずかつ活性層を構成する半導体結晶と空
気の境界で決定される反射率よりも小さい反射率を有す
る反射膜コーティングを設け、出力端面に対向する他方
の端面に活性領域の中央部分の反射率か最も高く左右対
称に滑らかに又はステップ状に反射率を低くした反射膜
コーティングを設けたものである。
また、この発明に係る半導体レーザ装置は、高次モード
の伝搬を許容するような広い一様な幅の活性領域を有す
る半導体レーザの、レーザ光出力端面に対向する他方の
端面に活性領域の中央部分の反射率が最も高くその左右
の反射率か低い反射率の分布を設け、かつ、その分布の
一区画の幅Ｗがレーザ共振器の長さしに対し、 λ （但し、ｎはレーザ共振器内での屈折率、λは自由空間
での光の波長）の関係を持つようにしたものである。
の伝搬を許容するような広い一様な幅の活性領域を有す
る半導体レーザの、レーザ光出力端面に対向する他方の
端面に活性領域の中央部分の反射率が最も高くその左右
の反射率か低い反射率の分布を設け、かつ、その分布の
一区画の幅Ｗがレーザ共振器の長さしに対し、 λ （但し、ｎはレーザ共振器内での屈折率、λは自由空間
での光の波長）の関係を持つようにしたものである。
この発明においては、高次モードの伝搬を許容するよう
な広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザの、出
力端面に活性領域幅方向に反射率の空間的な分布を持た
ずかつ活性層を構成する半導体結晶と空気の境界で決定
される反射率よりも小さい反射率を有する反射膜コーテ
ィングを設け、出力端面に対向する他方の端面に活性領
域の中央部分の反射率か最も高く左右対称に滑らかに又
はステップ状に反射率を低くした反射膜コーティングを
設けたから、基本モードでかつ高出力で発振する半導体
レーザ装置を実現できる。
な広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザの、出
力端面に活性領域幅方向に反射率の空間的な分布を持た
ずかつ活性層を構成する半導体結晶と空気の境界で決定
される反射率よりも小さい反射率を有する反射膜コーテ
ィングを設け、出力端面に対向する他方の端面に活性領
域の中央部分の反射率か最も高く左右対称に滑らかに又
はステップ状に反射率を低くした反射膜コーティングを
設けたから、基本モードでかつ高出力で発振する半導体
レーザ装置を実現できる。
また、この発明においては、高次モードの伝搬を許容す
るような広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザ
の、レーザ光出力端面に対向する他方の端面に活性領域
の中央部分の反射率か最も高くその左右の反射率か低い
反射率の分布を設け、かつ、光の回折による像の拡大を
利用したその拡大率をある一定値以上に設定したから、
最も基本モードでの発振か容易となる。
るような広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザ
の、レーザ光出力端面に対向する他方の端面に活性領域
の中央部分の反射率か最も高くその左右の反射率か低い
反射率の分布を設け、かつ、光の回折による像の拡大を
利用したその拡大率をある一定値以上に設定したから、
最も基本モードでの発振か容易となる。
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装置の構
造を示す、活性層面における上面図であり、第７図はそ
の出力端面に対向する他方の端面方向からみた斜視図で
ある。図において、レーザ活性領域１１は活性層の幅方
向の中央部分に配置され、出力端面全面には部分反射コ
ーティング（反射率約３〜１８％）１５が施される。出
力端面に対向する他方の共振器端面全面には無反射コー
ティング（反射率約３％）１２か施され、この無反射コ
ーティング１２上のレーザ活性領域１１の幅方向の中央
部分に高反射部分コーティング（反射率９０％以上）１
３が施される。１６は出力光、１４はモニター光である
。なお、共振器長は約５００μｍである。
造を示す、活性層面における上面図であり、第７図はそ
の出力端面に対向する他方の端面方向からみた斜視図で
ある。図において、レーザ活性領域１１は活性層の幅方
向の中央部分に配置され、出力端面全面には部分反射コ
ーティング（反射率約３〜１８％）１５が施される。出
力端面に対向する他方の共振器端面全面には無反射コー
ティング（反射率約３％）１２か施され、この無反射コ
ーティング１２上のレーザ活性領域１１の幅方向の中央
部分に高反射部分コーティング（反射率９０％以上）１
３が施される。１６は出力光、１４はモニター光である
。なお、共振器長は約５００μｍである。
ここで、無反射コーティング１２１部分反射コーティン
グ１５．及び高反射コーティング１３の材料としては、
一般に使用されているＡ ｊ７２０３膜、アモルファス
シリコン膜、及び５１０２膜等を用い、これらの膜の層
厚、膜の組合せを変えることにより所望の反射率を得る
ことかできる。
グ１５．及び高反射コーティング１３の材料としては、
一般に使用されているＡ ｊ７２０３膜、アモルファス
シリコン膜、及び５１０２膜等を用い、これらの膜の層
厚、膜の組合せを変えることにより所望の反射率を得る
ことかできる。
次に動作について説明する。
半導体レーザ装置内のレーザ活性領域１１内て発生した
光は、後面の無反射コーティング１２及び高反射部分コ
ーティング１３に達する。無反射コーティング１２に達
した光は反射することなくそのままモニター光１４とな
り、また、高反射部分コーティング１３に達した光はそ
のまま反射し、再びレーザ活性領域１１て増幅され僅か
に広がりなから前面の部分反射コーティング１５に達す
る。
光は、後面の無反射コーティング１２及び高反射部分コ
ーティング１３に達する。無反射コーティング１２に達
した光は反射することなくそのままモニター光１４とな
り、また、高反射部分コーティング１３に達した光はそ
のまま反射し、再びレーザ活性領域１１て増幅され僅か
に広がりなから前面の部分反射コーティング１５に達す
る。
この光の殆どは透過してレーザ出力光１６として出射し
、一部の光は部分反射コーティング１５て反射し、再び
レーザ活性領域工１で増幅されなから後面の無反射コー
ティング１２及び高反射部分コーティング１３に達しレ
ーザ発振に寄与する。
、一部の光は部分反射コーティング１５て反射し、再び
レーザ活性領域工１で増幅されなから後面の無反射コー
ティング１２及び高反射部分コーティング１３に達しレ
ーザ発振に寄与する。
半導体レーザ装置内を一往復した光は空間的に拡大され
ているが、裏面の無反射コーティング１２の領域では光
は殆ど反射しないので拡大して両脇を切り取っても元の
モードと形状のあまり変化しない基本モードか最も発振
し易くなる。
ているが、裏面の無反射コーティング１２の領域では光
は殆ど反射しないので拡大して両脇を切り取っても元の
モードと形状のあまり変化しない基本モードか最も発振
し易くなる。
次に本実施例のレーザが高出力で出力する原理について
説明する。第５図に示すようにレーザの注入電流と光出
力の関係は出力端面の反射率に依存しており、出力端面
反射率が低いレーザにおいては図中Ｂて示すように、発
振しきい値は図中Ａで示す出力端面反射率が高いものに
比べ高くなるか、注入電流の増加に対する光出力の増加
の傾きは急であり、ある電流値以上では出力端面反射率
が低いレーザの光出力か出力端面反射率が高いレーザの
光出力をはるかに上回ることとなる。第３図の従来例レ
ーザでは、従来例の説明でも述べたように、出力光の大
部分は部分反射部分コーティング３４（反射率約４５％
）を通過して出力されるのに対し、本実施例レーザては
出力光はすべて部分反射コーティング１５（反射率３〜
１８％）を通過して出力される。従っである電流値以上
では本実施例レーザの出力は第３図の従来例レーザの出
力を大きく上回る高出力発振が可能である。
説明する。第５図に示すようにレーザの注入電流と光出
力の関係は出力端面の反射率に依存しており、出力端面
反射率が低いレーザにおいては図中Ｂて示すように、発
振しきい値は図中Ａで示す出力端面反射率が高いものに
比べ高くなるか、注入電流の増加に対する光出力の増加
の傾きは急であり、ある電流値以上では出力端面反射率
が低いレーザの光出力か出力端面反射率が高いレーザの
光出力をはるかに上回ることとなる。第３図の従来例レ
ーザでは、従来例の説明でも述べたように、出力光の大
部分は部分反射部分コーティング３４（反射率約４５％
）を通過して出力されるのに対し、本実施例レーザては
出力光はすべて部分反射コーティング１５（反射率３〜
１８％）を通過して出力される。従っである電流値以上
では本実施例レーザの出力は第３図の従来例レーザの出
力を大きく上回る高出力発振が可能である。
ここで、レーザの発振波長λ、共振器長り、及び高反射
コーティングの幅Ｗと基本モードでの発振し易さとの関
係について説明する。
コーティングの幅Ｗと基本モードでの発振し易さとの関
係について説明する。
自由空間の波長かλの光が、内部の屈折率かｎの半導体
レーザ装置内を長さしだけ進むと倍に像か拡大される。
レーザ装置内を長さしだけ進むと倍に像か拡大される。
この倍率か大きければ大きいほと基本モードのみで発振
しやすくなる。実験的にはこの倍率は、１．００２倍以
上であれば実用に耐えるので、逆算して λ の条件を満たせば、基本モードのみの発振が得やすくな
る。従って、本実施例では共振器長りをある一定値以上
に長くすることにより安定した基本モード発振を実現で
きる。
しやすくなる。実験的にはこの倍率は、１．００２倍以
上であれば実用に耐えるので、逆算して λ の条件を満たせば、基本モードのみの発振が得やすくな
る。従って、本実施例では共振器長りをある一定値以上
に長くすることにより安定した基本モード発振を実現で
きる。
なお、上記実施例では高反射コーティングを一段のステ
ップ状に設けたものについて述べたか、これは第６図（
ａ）に示すように無反射コーティング５０上に第１の高
反射コーティング５１、第２の高反射コーティング５２
を二段ステップ状に形成するようにしてもよく、さらに
三段以上のステップ状コーティングを施してもよい。
ップ状に設けたものについて述べたか、これは第６図（
ａ）に示すように無反射コーティング５０上に第１の高
反射コーティング５１、第２の高反射コーティング５２
を二段ステップ状に形成するようにしてもよく、さらに
三段以上のステップ状コーティングを施してもよい。
また、この高反射コーティングについては、第６図（ｂ
）の高反射コーティング５３に示すように中央部を最も
高反射にし、左右対称に徐々に滑らかにその反射率を低
くしたものとしてもよい。このようなコーティングは蒸
着源をレーザ端面に近接させて蒸着を行なうことで実現
できる。
）の高反射コーティング５３に示すように中央部を最も
高反射にし、左右対称に徐々に滑らかにその反射率を低
くしたものとしてもよい。このようなコーティングは蒸
着源をレーザ端面に近接させて蒸着を行なうことで実現
できる。
また、上記実施例では半導体レーザ構造について特に説
明しなかったか、いわゆるＢＨ（埋込みへテロ）型、
Ｓ ＢＨ（Ｓｔｒｉｐ Ｂｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ
）型。
明しなかったか、いわゆるＢＨ（埋込みへテロ）型、
Ｓ ＢＨ（Ｓｔｒｉｐ Ｂｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ
）型。
ＳＡＳ （Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ ５ｔｒｕｃｔｕ
ｒｅ）型、あるいは電極ストライプ型等のストライプ構
造を適用できる。
ｒｅ）型、あるいは電極ストライプ型等のストライプ構
造を適用できる。
以上のように、この発明によれば、高次モードの伝搬を
許容するような広い一様な幅の活性領域を有する半導体
レーザの、出力端面に活性領域幅方向に反射率の空間的
な分布を持たずかつ活性層を構成する半導体結晶と空気
の境界で決定される反射率よりも小さい反射率を有する
反射膜コーティングを設け、出力端面に対向する他方の
端面に活性領域の中央部分の反射率が最も高く左右対称
に滑らかに又はステップ状に反射率を低くした反射膜コ
ーティングを設けたから、基本モードでかつ高出力で発
振する半導体レーザ装置を実現できる効果かある。
許容するような広い一様な幅の活性領域を有する半導体
レーザの、出力端面に活性領域幅方向に反射率の空間的
な分布を持たずかつ活性層を構成する半導体結晶と空気
の境界で決定される反射率よりも小さい反射率を有する
反射膜コーティングを設け、出力端面に対向する他方の
端面に活性領域の中央部分の反射率が最も高く左右対称
に滑らかに又はステップ状に反射率を低くした反射膜コ
ーティングを設けたから、基本モードでかつ高出力で発
振する半導体レーザ装置を実現できる効果かある。
また、この発明によれば、高次モードの伝搬を許容する
ような広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザの
、レーザ光出力端面に対向する他方の端面に活性領域の
中央部分の反射率か最も高くその左右の反射率か低い反
射率の分布を設け、かつ、光の回折による像の拡大を利
用したその拡大率をある一定値以上に設定したから、最
も基本モードでの発振が容易となる効果がある。
ような広い一様な幅の活性領域を有する半導体レーザの
、レーザ光出力端面に対向する他方の端面に活性領域の
中央部分の反射率か最も高くその左右の反射率か低い反
射率の分布を設け、かつ、光の回折による像の拡大を利
用したその拡大率をある一定値以上に設定したから、最
も基本モードでの発振が容易となる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す活性層面における上面図、第２図は従来の例である
横車−モードを口折した幅広レーザを示す活性層面にお
ける上面図、第３図は従来の他の高出力半導体レーザ装
置を示す活性層面における上面図、第４図は第３図の従
来の半導体レーザ装置の内部から前面を見た時の各モー
ドの強度分布を示す図、第５図は注入電流と光出力の関
係の出力端面反射率依存性を示す図、第６図は本発明の
他の実施例を示す図、第７図は第１図の半導体レーザ装
置を出力端面に対向する他端面方向からみた斜視図であ
る。 図において、１１はレーザ活性領域、１２は無反射コー
ティング、１３は高反射部分コーティング、１４はモニ
ター光、１５は部分反射コーティング、１６は出力光、
２１は基本モード伝搬領域、２２はモード拡大領域、２
５は高反射コーティング、３４は部分反射部分コーティ
ング、４１は基本モードの強度分布、４２は１次モード
の強度分布、４３は２次モードの強度分布、４４は３次
モードの強度分布である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
示す活性層面における上面図、第２図は従来の例である
横車−モードを口折した幅広レーザを示す活性層面にお
ける上面図、第３図は従来の他の高出力半導体レーザ装
置を示す活性層面における上面図、第４図は第３図の従
来の半導体レーザ装置の内部から前面を見た時の各モー
ドの強度分布を示す図、第５図は注入電流と光出力の関
係の出力端面反射率依存性を示す図、第６図は本発明の
他の実施例を示す図、第７図は第１図の半導体レーザ装
置を出力端面に対向する他端面方向からみた斜視図であ
る。 図において、１１はレーザ活性領域、１２は無反射コー
ティング、１３は高反射部分コーティング、１４はモニ
ター光、１５は部分反射コーティング、１６は出力光、
２１は基本モード伝搬領域、２２はモード拡大領域、２
５は高反射コーティング、３４は部分反射部分コーティ
ング、４１は基本モードの強度分布、４２は１次モード
の強度分布、４３は２次モードの強度分布、４４は３次
モードの強度分布である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）高次モードの伝搬を許容するような広い一様な幅
の活性領域を有する半導体レーザ装置において、 レーザ光出力端面に施された活性領域幅方向に反射率の
空間的な分布を持たずかつ活性層を構成する半導体結晶
と空気の境界で決定される反射率よりも小さい反射率を
有する反射膜コーティングと、 上記出力端面に対向する他方の端面に施された活性領域
の中央部分の反射率が最も高く左右対称に滑らかに又は
ステップ状に反射率を低くした反射膜コーティングとを
備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）高次モードの伝搬を許容するような広い一様な幅
の活性領域を有する半導体レーザ装置において、 レーザ光出力端面に対向する他方の端面に活性領域の中
央部分の反射率が最も高くその左右の反射率が低い反射
率の分布を設け、かつ、その分布の一区画の幅Ｗがレー
ザ共振器の長さＬに対し、Ｌ≧０．２ｎＷ＾２／λ （但し、ｎはレーザ共振器内での屈折率、λは自由空間
での光の波長）の関係を持つようにしたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2281061A JPH04154185A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 半導体レーザ装置 |
| US07/756,805 US5173914A (en) | 1990-10-17 | 1991-09-09 | Semiconductor laser device |
| DE4132585A DE4132585C2 (de) | 1990-10-17 | 1991-09-30 | Halbleiterlaser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2281061A JPH04154185A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154185A true JPH04154185A (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=17633770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2281061A Pending JPH04154185A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5173914A (ja) |
| JP (1) | JPH04154185A (ja) |
| DE (1) | DE4132585C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06209144A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-07-26 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体レーザとマルチチャネルアナログ光ファイバ通信システム |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3381073B2 (ja) * | 1992-09-28 | 2003-02-24 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ装置とその製造方法 |
| DK1295371T3 (da) * | 2000-06-15 | 2004-03-08 | Fraunhofer Ges Forschung | Laserresonatorer med mode-selekterende fasestrukturer |
| JP2005327783A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| US7843982B2 (en) * | 2005-12-15 | 2010-11-30 | Palo Alto Research Center Incorporated | High power semiconductor device to output light with low-absorbtive facet window |
| US7526007B2 (en) * | 2005-12-15 | 2009-04-28 | Palo Alto Research Center Incorporated | Buried lateral index guided lasers and lasers with lateral current blocking layers |
| US20070153851A1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-05 | Palo Alto Research Center Incorporated | On-chip integration of passive and active optical components enabled by hydrogenation |
| US7764721B2 (en) * | 2005-12-15 | 2010-07-27 | Palo Alto Research Center Incorporated | System for adjusting the wavelength light output of a semiconductor device using hydrogenation |
| US11837838B1 (en) * | 2020-01-31 | 2023-12-05 | Freedom Photonics Llc | Laser having tapered region |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51105782A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Sutoraipugatareezadaioodo |
| JPS51105784A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Handotaireezadaioodo |
| JPH02100391A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0644663B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-06-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ−ザ |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2281061A patent/JPH04154185A/ja active Pending
-
1991
- 1991-09-09 US US07/756,805 patent/US5173914A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-30 DE DE4132585A patent/DE4132585C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51105782A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Sutoraipugatareezadaioodo |
| JPS51105784A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | Handotaireezadaioodo |
| JPH02100391A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06209144A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-07-26 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体レーザとマルチチャネルアナログ光ファイバ通信システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4132585C2 (de) | 1996-07-11 |
| US5173914A (en) | 1992-12-22 |
| DE4132585A1 (de) | 1992-04-23 |
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