JPH10145001A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH10145001A JPH10145001A JP30206596A JP30206596A JPH10145001A JP H10145001 A JPH10145001 A JP H10145001A JP 30206596 A JP30206596 A JP 30206596A JP 30206596 A JP30206596 A JP 30206596A JP H10145001 A JPH10145001 A JP H10145001A
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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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
- H01S2301/185—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field for reduction of Astigmatism
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
- H01S5/0651—Mode control
- H01S5/0653—Mode suppression, e.g. specific multimode
- H01S5/0655—Single transverse or lateral mode emission
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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
- H01S5/10—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
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- 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
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲインガイド型構造の半導体レーザーにおい
て、横モードの単峰化を図ったこの種のテーパーストラ
イプ型半導体レーザーにおいて、多モード性の向上、非
点隔差の減少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンク
レベルの向上をはかりつつ、端面破壊、しきい値電流I
thの増大を回避することができるようにしする。 【解決手段】 活性層に対する電流注入領域がストライ
プ状をなし、ゲインガイド型構造を有する半導体レーザ
ーにおいて、そのストライプが、その少なくとも出力光
を取り出す端面S1 近傍でかつこれから隔てた位置で幅
狭とされたネック部19ncと、この幅狭ネック部19
ncから上記端面S1 とは反対側に位置する幅広部19
wとを有し、少なくとも上記端面の幅が、ネック部19
ncの幅より大でかつ幅広部の幅より小の中間幅とさ
れ、ネック部からこれに隣り合う上記端面S1 および幅
広部19ncに渡ってそれぞれ漸次その幅が変化するテ
ーパー部19s1 および19s2 が形成されパターンと
する。
て、横モードの単峰化を図ったこの種のテーパーストラ
イプ型半導体レーザーにおいて、多モード性の向上、非
点隔差の減少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンク
レベルの向上をはかりつつ、端面破壊、しきい値電流I
thの増大を回避することができるようにしする。 【解決手段】 活性層に対する電流注入領域がストライ
プ状をなし、ゲインガイド型構造を有する半導体レーザ
ーにおいて、そのストライプが、その少なくとも出力光
を取り出す端面S1 近傍でかつこれから隔てた位置で幅
狭とされたネック部19ncと、この幅狭ネック部19
ncから上記端面S1 とは反対側に位置する幅広部19
wとを有し、少なくとも上記端面の幅が、ネック部19
ncの幅より大でかつ幅広部の幅より小の中間幅とさ
れ、ネック部からこれに隣り合う上記端面S1 および幅
広部19ncに渡ってそれぞれ漸次その幅が変化するテ
ーパー部19s1 および19s2 が形成されパターンと
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー特
に活性層に対する電流注入領域がストライプ状をなし、
ゲインガイド型(利得ガイド型)構成による半導体レー
ザーに係わる。
に活性層に対する電流注入領域がストライプ状をなし、
ゲインガイド型(利得ガイド型)構成による半導体レー
ザーに係わる。
【0002】
【従来の技術】ゲインガイド型半導体レーザーは、例え
ば図4にその基本的概略構成を示すように、第1導電型
例えばn型半導体基体1上に、これと同導電型の第1ク
ラッド層2、活性層3、第2導電型この例ではp型の第
2クラッド層4を、順次エピタキシャル成長し、この第
2クラッド層4をストライプ状に残してその両側をエッ
チングしてメサ溝を形成し、このメサ溝内を埋込んで第
1導電型のn型の電流狭窄層5を形成し、これの上に跨
がって全面的に第2導電型のキャップ層6をエピタキシ
ャル成長し、キャップ層6上に一方の電極7をオーミッ
クに被着形成し、基体1の裏面に他方の電極8をオーミ
ックに配置する構造が採られる。
ば図4にその基本的概略構成を示すように、第1導電型
例えばn型半導体基体1上に、これと同導電型の第1ク
ラッド層2、活性層3、第2導電型この例ではp型の第
2クラッド層4を、順次エピタキシャル成長し、この第
2クラッド層4をストライプ状に残してその両側をエッ
チングしてメサ溝を形成し、このメサ溝内を埋込んで第
1導電型のn型の電流狭窄層5を形成し、これの上に跨
がって全面的に第2導電型のキャップ層6をエピタキシ
ャル成長し、キャップ層6上に一方の電極7をオーミッ
クに被着形成し、基体1の裏面に他方の電極8をオーミ
ックに配置する構造が採られる。
【0003】このようにして、電流狭窄層5による電流
の阻止によって、この電流狭窄層5が形成された部分下
の、活性層に対するキャリアの注入を制限することによ
って、電流狭窄層5下と、電流狭窄層5によって挟まれ
た部分下との間に、屈折率差Δnが、Δn≦5×10-4
とされたすなわちゲインガイド型半導体レーザーが構成
される。
の阻止によって、この電流狭窄層5が形成された部分下
の、活性層に対するキャリアの注入を制限することによ
って、電流狭窄層5下と、電流狭窄層5によって挟まれ
た部分下との間に、屈折率差Δnが、Δn≦5×10-4
とされたすなわちゲインガイド型半導体レーザーが構成
される。
【0004】このゲインガイド型半導体レーザーは、縦
モードが多モードであることから、戻り光ノイズを減少
させる上で有利である。したがって、各種光記録再生装
置の、光記録、再生を行う光ピックアップの光源等に用
いて有効である。しかしながら、このゲインガイド型半
導体レーザーにおいては、横方向の閉じ込めがインデッ
クスガイド型(屈折率ガイド型)半導体レーザーにおけ
るように強制的な光閉じ込めによるものでないことか
ら、横モードが不安定である。また、球面波導波となり
放射特性すなわちFFP(ファーフィールドパターン)
の横モード特性が、インデックスガイド型におけるよう
な単峰性を示さず、いわゆる中心部のレベルが低い双峰
性を示す。また、インデックスガイド型においては、上
述したように、横方向の光閉じ込めが強制的になされる
ことから、光出射端の横方向の幅は比較的小となって干
渉効果によって、水平方向の広がり角θH は大となる
が、ゲインガイド型の場合、光出射端の横方向の幅は比
較的大きく、したがって、θHは小さく、また水平、垂
直方向の見掛け上の光発射点のずれ、いわゆる非点隔差
が大きいという問題がある。
モードが多モードであることから、戻り光ノイズを減少
させる上で有利である。したがって、各種光記録再生装
置の、光記録、再生を行う光ピックアップの光源等に用
いて有効である。しかしながら、このゲインガイド型半
導体レーザーにおいては、横方向の閉じ込めがインデッ
クスガイド型(屈折率ガイド型)半導体レーザーにおけ
るように強制的な光閉じ込めによるものでないことか
ら、横モードが不安定である。また、球面波導波となり
放射特性すなわちFFP(ファーフィールドパターン)
の横モード特性が、インデックスガイド型におけるよう
な単峰性を示さず、いわゆる中心部のレベルが低い双峰
性を示す。また、インデックスガイド型においては、上
述したように、横方向の光閉じ込めが強制的になされる
ことから、光出射端の横方向の幅は比較的小となって干
渉効果によって、水平方向の広がり角θH は大となる
が、ゲインガイド型の場合、光出射端の横方向の幅は比
較的大きく、したがって、θHは小さく、また水平、垂
直方向の見掛け上の光発射点のずれ、いわゆる非点隔差
が大きいという問題がある。
【0005】また、高出力半導体レーザーにおいては、
その電流密度を下げて温度上昇をできるだけ抑制するた
めには、共振器長を長くすることが要求されるものであ
るが、ゲインガイド型半導体レーザーは、インデックス
型半導体レーザーに比して共振器ロスが大きいため、共
振器長、すなわちストライプ長を長くすると、しきい値
電流Ithが高くなるという問題が生じる。また、非点隔
差が大きくなるとか、FFPの双峰性がより顕著となる
とか、横モードの不安定性が生じ易く、光放射角の安定
性等に問題が生じる。
その電流密度を下げて温度上昇をできるだけ抑制するた
めには、共振器長を長くすることが要求されるものであ
るが、ゲインガイド型半導体レーザーは、インデックス
型半導体レーザーに比して共振器ロスが大きいため、共
振器長、すなわちストライプ長を長くすると、しきい値
電流Ithが高くなるという問題が生じる。また、非点隔
差が大きくなるとか、FFPの双峰性がより顕著となる
とか、横モードの不安定性が生じ易く、光放射角の安定
性等に問題が生じる。
【0006】このような問題の解決をはかるものとし
て、図5に半導体レーザーの平面図を示し、同図に破線
でそのストライプ部9の輪郭を示すように、中央部では
比較的1広の幅Wを有し、光出射端面となるストライプ
長方向(共振器長方向)の両端における幅Ws1 および
Ws2 を、Ws1 ,Ws2 <Wとし、幅広部から幅狭部
間において、漸次その幅が変更されるテーパー部を形成
するテーパーストライプ型の半導体レーザーの提案がな
されている。
て、図5に半導体レーザーの平面図を示し、同図に破線
でそのストライプ部9の輪郭を示すように、中央部では
比較的1広の幅Wを有し、光出射端面となるストライプ
長方向(共振器長方向)の両端における幅Ws1 および
Ws2 を、Ws1 ,Ws2 <Wとし、幅広部から幅狭部
間において、漸次その幅が変更されるテーパー部を形成
するテーパーストライプ型の半導体レーザーの提案がな
されている。
【0007】従来の、このテーパーストライプ型半導体
レーザーにおいては、例えばその長さ(共振器長)Lが
250μmとされる場合、中央の幅広部の幅Wは、横モ
ードの安定化から10μm以下のいわゆるナロウストラ
イプ構造とされ、その幅Wは5〜6μm程度とされる。
また、ストライプの両端の幅Ws1 およびWs2 は3μ
m程度、テーパー部の長さLs1 およびLs2 は100
μm程度とされる。
レーザーにおいては、例えばその長さ(共振器長)Lが
250μmとされる場合、中央の幅広部の幅Wは、横モ
ードの安定化から10μm以下のいわゆるナロウストラ
イプ構造とされ、その幅Wは5〜6μm程度とされる。
また、ストライプの両端の幅Ws1 およびWs2 は3μ
m程度、テーパー部の長さLs1 およびLs2 は100
μm程度とされる。
【0008】しかしながら、このようにテーパーストラ
イプ型半導体レーザーにおいても、そのしきい値電流I
thは、40〜50mA程度という高いものであり、イン
デックスガイド型半導体レーザーに比較して1.5倍〜
2倍の消費電流を必要とする。また、その消費電流が大
きいことによる発熱の問題、高温動作による不安定性の
問題が生じる。
イプ型半導体レーザーにおいても、そのしきい値電流I
thは、40〜50mA程度という高いものであり、イン
デックスガイド型半導体レーザーに比較して1.5倍〜
2倍の消費電流を必要とする。また、その消費電流が大
きいことによる発熱の問題、高温動作による不安定性の
問題が生じる。
【0009】更に、上述のテーパーストライプ型半導体
レーザーにおいて、多モード性の向上、非点隔差の減
少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向
上のためには、端面近傍でのストライプ幅を狭くすると
か、テーパー長を長くする必要がある。ところが、これ
らのことをあまり進めると、端面での光密度の増加によ
る端面破壊の危険性の増加、しきい値電流Ithの増大を
惹き起こすおそれが生じ、信頼性に問題を生じる。
レーザーにおいて、多モード性の向上、非点隔差の減
少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向
上のためには、端面近傍でのストライプ幅を狭くすると
か、テーパー長を長くする必要がある。ところが、これ
らのことをあまり進めると、端面での光密度の増加によ
る端面破壊の危険性の増加、しきい値電流Ithの増大を
惹き起こすおそれが生じ、信頼性に問題を生じる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ゲインガイ
ド型構造の半導体レーザーにおいて、横モードの単峰化
を図ったこの種のテーパーストライプ型半導体レーザー
において、多モード性の向上、非点隔差の減少、水平方
向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上をはかり
つつ、端面破壊、しきい値電流Ithの増大を回避するこ
とができるようにした半導体レーザーを提供する。
ド型構造の半導体レーザーにおいて、横モードの単峰化
を図ったこの種のテーパーストライプ型半導体レーザー
において、多モード性の向上、非点隔差の減少、水平方
向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上をはかり
つつ、端面破壊、しきい値電流Ithの増大を回避するこ
とができるようにした半導体レーザーを提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザーは、活性層に対する電流注入領域がストライプ状を
なし、ゲインガイド型構造を有する半導体レーザー、す
なわちストライプ部とその外側との屈折率差Δnが、Δ
n≦5×10-4とした半導体レーザーにおいて、そのス
トライプが、その少なくとも出力光を取り出す端面近傍
でかつこれから隔てた位置で幅狭とされたネック部と、
この幅狭ネック部から上記端面とは反対側に位置する幅
広部とを有し、少なくとも上記端面の幅が、ネック部の
幅より大でかつ幅広部の幅より小の中間幅とされ、ネッ
ク部からこれに隣り合う上記端面および幅広部に渡って
それぞれ漸次その幅が変化するテーパー部が形成されパ
ターンとする。
ザーは、活性層に対する電流注入領域がストライプ状を
なし、ゲインガイド型構造を有する半導体レーザー、す
なわちストライプ部とその外側との屈折率差Δnが、Δ
n≦5×10-4とした半導体レーザーにおいて、そのス
トライプが、その少なくとも出力光を取り出す端面近傍
でかつこれから隔てた位置で幅狭とされたネック部と、
この幅狭ネック部から上記端面とは反対側に位置する幅
広部とを有し、少なくとも上記端面の幅が、ネック部の
幅より大でかつ幅広部の幅より小の中間幅とされ、ネッ
ク部からこれに隣り合う上記端面および幅広部に渡って
それぞれ漸次その幅が変化するテーパー部が形成されパ
ターンとする。
【0012】このように、本発明においては、ゲインガ
イド型のテーパーストライプ半導体レーザーにおいて、
その本来の出力光を取り出す端面、すなわち前方端面か
ら内側に最小幅のネック部すなわちくびれ部を形成する
もので、前述した出力光を取り出す端面の幅をさほど幅
狭とすることなく、この幅狭ネック部によって、光出射
幅の規制と横モードの安定化を図り、非点隔差の減少、
水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上を
図ることができる。したがって、この出力光を取り出す
端面を幅狭とすることによって生じる、この端面におけ
る光密度の増大による光損傷、しきい値電流Ithの増加
を回避できて、信頼性の高い、高出力半導体レーザーを
構成することができる。
イド型のテーパーストライプ半導体レーザーにおいて、
その本来の出力光を取り出す端面、すなわち前方端面か
ら内側に最小幅のネック部すなわちくびれ部を形成する
もので、前述した出力光を取り出す端面の幅をさほど幅
狭とすることなく、この幅狭ネック部によって、光出射
幅の規制と横モードの安定化を図り、非点隔差の減少、
水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上を
図ることができる。したがって、この出力光を取り出す
端面を幅狭とすることによって生じる、この端面におけ
る光密度の増大による光損傷、しきい値電流Ithの増加
を回避できて、信頼性の高い、高出力半導体レーザーを
構成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による半導体レーザーの実
施の形態を説明する。本発明による半導体レーザーは、
AlGaAs系半導体レーザー、AlGaInP系半導
体レーザー等の各種半導体レーザーに適用することがで
きるものである。
施の形態を説明する。本発明による半導体レーザーは、
AlGaAs系半導体レーザー、AlGaInP系半導
体レーザー等の各種半導体レーザーに適用することがで
きるものである。
【0014】本発明による半導体レーザーは、活性層に
対する電流注入領域がストライプ状をなし、ゲインガイ
ド型構造を有する半導体レーザー、すなわちストライプ
部とその外側との屈折率差Δnが、Δn≦5×10-4と
した半導体レーザーにおいて、そのストライプが、その
少なくとも出力光を取り出す端面近傍でかつこれから隔
てた位置で幅狭とされたネック部と、この幅狭ネック部
から上記端面とは反対側に位置する幅広部とを有し、少
なくとも上記端面の幅が、ネック部の幅より大でかつ幅
広部の幅より小の中間幅とされ、ネック部からこれに隣
り合う上記端面および幅広部に渡ってそれぞれ漸次その
幅が変化するテーパー部が形成されパターンとする。
対する電流注入領域がストライプ状をなし、ゲインガイ
ド型構造を有する半導体レーザー、すなわちストライプ
部とその外側との屈折率差Δnが、Δn≦5×10-4と
した半導体レーザーにおいて、そのストライプが、その
少なくとも出力光を取り出す端面近傍でかつこれから隔
てた位置で幅狭とされたネック部と、この幅狭ネック部
から上記端面とは反対側に位置する幅広部とを有し、少
なくとも上記端面の幅が、ネック部の幅より大でかつ幅
広部の幅より小の中間幅とされ、ネック部からこれに隣
り合う上記端面および幅広部に渡ってそれぞれ漸次その
幅が変化するテーパー部が形成されパターンとする。
【0015】この半導体レーザーの一例を、その概略断
面図を示す図1と、その概略平面図を示す図2を参照し
て説明すると、この場合、第1導電型例えばn型のGa
As基板11上に、順次これと同導電型のAlGaIn
Pによる第1クラッド層12、InGaPによる活性層
13、第2導電型この例ではp型のAlGaInPによ
る第2クラッド層14、InGaPによる中間層15を
連続エピタキシャル成長する。第1および第2のクラッ
ド層12および14は、例えば(Al0.7 Ga0.3 )
0.5 In0.5 Pによって構成される。
面図を示す図1と、その概略平面図を示す図2を参照し
て説明すると、この場合、第1導電型例えばn型のGa
As基板11上に、順次これと同導電型のAlGaIn
Pによる第1クラッド層12、InGaPによる活性層
13、第2導電型この例ではp型のAlGaInPによ
る第2クラッド層14、InGaPによる中間層15を
連続エピタキシャル成長する。第1および第2のクラッ
ド層12および14は、例えば(Al0.7 Ga0.3 )
0.5 In0.5 Pによって構成される。
【0016】そして、ストライプ状のパターンに一部残
して、その両側に、中間層15を横切り、第2のクラッ
ド層14に所要の深さに入り込んでメサ溝21を、例え
ばフォトリソグラフィによるパターンエッチングによっ
て形成する。このメサ溝21内を含んで全面的にその表
面がほぼ平坦となるように、電流狭窄層を構成する第1
導電型のGaAsをエピタキシャル成長し、エッチバッ
クすることによって中間層20を露呈し、これの上に全
面的に、第2導電型の例えばGaAsによるキャップ層
16をエピタキシャル成長する。中間層20は、キャッ
プ層6とクラッド層14とのバンドギャップ差を緩和す
る層である。キャップ層16上には、一方の電極17を
オーミックに被着し、基体11の裏面には、他方の電極
18を配置する。
して、その両側に、中間層15を横切り、第2のクラッ
ド層14に所要の深さに入り込んでメサ溝21を、例え
ばフォトリソグラフィによるパターンエッチングによっ
て形成する。このメサ溝21内を含んで全面的にその表
面がほぼ平坦となるように、電流狭窄層を構成する第1
導電型のGaAsをエピタキシャル成長し、エッチバッ
クすることによって中間層20を露呈し、これの上に全
面的に、第2導電型の例えばGaAsによるキャップ層
16をエピタキシャル成長する。中間層20は、キャッ
プ層6とクラッド層14とのバンドギャップ差を緩和す
る層である。キャップ層16上には、一方の電極17を
オーミックに被着し、基体11の裏面には、他方の電極
18を配置する。
【0017】この構成によって、電流狭窄層15によっ
て電流が阻止されて、活性層13に対する電流通路が狭
窄され、図2中破線a1 およびa2 で囲んで示すストラ
イプ部19を形成する。
て電流が阻止されて、活性層13に対する電流通路が狭
窄され、図2中破線a1 およびa2 で囲んで示すストラ
イプ部19を形成する。
【0018】また、この構成の半導体レーザー21にお
いては、前方の本来の出力光を取り出す側の光出射端面
(以下第1の端面という)S1 には、例えば反射率30
%とする光学膜(図示せず)が被着され、これとは反対
側の後方の光出射端面(以下第2の端面という)S2 に
は、例えば反射率60%とする光学膜(図示せず)が被
着されて、第1の端面S1 からの出射光の高出力化をは
かるようにした場合である。そして、ストライプ部19
の、第1の端面S1 からレーザービームを本来のレーザ
ー光、例えば光源として実際に用いる出力レーザー光を
出射させ、レーザーの駆動を制御するためにレーザー発
振状態をモニターするレーザー光を第2の端面S2 から
出射させるようになされている。
いては、前方の本来の出力光を取り出す側の光出射端面
(以下第1の端面という)S1 には、例えば反射率30
%とする光学膜(図示せず)が被着され、これとは反対
側の後方の光出射端面(以下第2の端面という)S2 に
は、例えば反射率60%とする光学膜(図示せず)が被
着されて、第1の端面S1 からの出射光の高出力化をは
かるようにした場合である。そして、ストライプ部19
の、第1の端面S1 からレーザービームを本来のレーザ
ー光、例えば光源として実際に用いる出力レーザー光を
出射させ、レーザーの駆動を制御するためにレーザー発
振状態をモニターするレーザー光を第2の端面S2 から
出射させるようになされている。
【0019】この構成において、ストライプ部19の平
面形状を、少なくとも第1端面S1の近傍、例えばこの
第1の端面S1 から50μmの距離の範囲内に、このス
トライプ部19において、最小幅の幅Wncを有するネ
ック部19ncと、これより端面S1 とは反対側におい
て、幅Wncより大なる幅Wを有する幅広部19wを有
し、端面S1 の幅Ws1 を、W>Ws1 >Wncとし、
ネック部19ncからそれぞれ端面S1 および幅広部1
9wに向かって漸次その幅が広がる第1および第2のテ
ーパー部19nc1 および19nc2 を有する形状とす
る。
面形状を、少なくとも第1端面S1の近傍、例えばこの
第1の端面S1 から50μmの距離の範囲内に、このス
トライプ部19において、最小幅の幅Wncを有するネ
ック部19ncと、これより端面S1 とは反対側におい
て、幅Wncより大なる幅Wを有する幅広部19wを有
し、端面S1 の幅Ws1 を、W>Ws1 >Wncとし、
ネック部19ncからそれぞれ端面S1 および幅広部1
9wに向かって漸次その幅が広がる第1および第2のテ
ーパー部19nc1 および19nc2 を有する形状とす
る。
【0020】第2の端面S2 の幅Ws2 は、W>Ws2
≧Ws1 とする。そして、幅広部19wと第2の端面S
2 との間に幅広部19wから第2の端面S2 に向かって
漸次その幅が小となる第3のテーパー部19nc3 が形
成される。ネック部19ncは、長さLncに渡って一
定の幅Wncをもって形成される。
≧Ws1 とする。そして、幅広部19wと第2の端面S
2 との間に幅広部19wから第2の端面S2 に向かって
漸次その幅が小となる第3のテーパー部19nc3 が形
成される。ネック部19ncは、長さLncに渡って一
定の幅Wncをもって形成される。
【0021】このストライプ部の平面形状は、その幅方
向に関しては、ストライプ長方向に沿う中心線に対して
対称的形状とするが、そのストライプ長方向に関して
は、その中心に対し対称、もしくは図示の例におけるよ
うに、第2の端面S2 側においてはネック部が形成され
ない非対称とする。
向に関しては、ストライプ長方向に沿う中心線に対して
対称的形状とするが、そのストライプ長方向に関して
は、その中心に対し対称、もしくは図示の例におけるよ
うに、第2の端面S2 側においてはネック部が形成され
ない非対称とする。
【0022】本発明構成によれば、その本来の出力光を
取り出す第1の端面S1 から内側に最小幅のネック部す
なわちくびれ部19ncを形成するもので、前述した少
なくとも出力光第1の端面S1 の幅W1 をさほど幅狭と
することなく、この幅狭ネック部によって、光出射幅の
規制と横モードの安定化を図り、非点隔差の減少、水平
方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上を図る
ことができる。したがって、この出力光を取り出す端面
S1 を幅狭とすることによって生じる、この端面におけ
る光密度の増大による光損傷、しきい値電流Ithの増加
を回避できて、信頼性の高い、高出力半導体レーザーを
構成することができる。
取り出す第1の端面S1 から内側に最小幅のネック部す
なわちくびれ部19ncを形成するもので、前述した少
なくとも出力光第1の端面S1 の幅W1 をさほど幅狭と
することなく、この幅狭ネック部によって、光出射幅の
規制と横モードの安定化を図り、非点隔差の減少、水平
方向の広がり角θH の拡大、キンクレベルの向上を図る
ことができる。したがって、この出力光を取り出す端面
S1 を幅狭とすることによって生じる、この端面におけ
る光密度の増大による光損傷、しきい値電流Ithの増加
を回避できて、信頼性の高い、高出力半導体レーザーを
構成することができる。
【0023】この本発明による半導体レーザーは、例え
ば共振器長すなわちストライプ長Lを250μmとする
場合において、第1のテーパー19s1 の長さLs1 す
なわち第1の端面S1 とネック部19ncとの間隔を4
0μm、ネック部19ncの長さLcnを10μm、第
2のテーパー19s2 の長さLs2 を100μmとし、
幅広部19wの長さLwを50μmとし、第3のテーパ
ー部19s3 長さLs3 を50μmとすることができ
る。また、この場合、両端の幅Ws1 およびWs2 は、
それぞれ4μmとし、ネック部19ncの幅Wncを2
μm、幅広部の幅Wを8μmとすることができる。
ば共振器長すなわちストライプ長Lを250μmとする
場合において、第1のテーパー19s1 の長さLs1 す
なわち第1の端面S1 とネック部19ncとの間隔を4
0μm、ネック部19ncの長さLcnを10μm、第
2のテーパー19s2 の長さLs2 を100μmとし、
幅広部19wの長さLwを50μmとし、第3のテーパ
ー部19s3 長さLs3 を50μmとすることができ
る。また、この場合、両端の幅Ws1 およびWs2 は、
それぞれ4μmとし、ネック部19ncの幅Wncを2
μm、幅広部の幅Wを8μmとすることができる。
【0024】あるいは、例えば共振器長すなわちストラ
イプ長Lを400μmとする場合において、第1のテー
パー19s1 の長さLs1 すなわち第1の端面S1 とネ
ック部19ncとの間隔を50μm、ネック部19nc
の長さLcnを20μm、第2のテーパー19s2 の長
さLs2 を100μmとし、幅広部19wの長さLwを
160μmとし、第3のテーパー部19s3 長さLs3
を70μmとすることができる。また、この場合におい
ても、両端の幅Ws1 およびWs2 は、それぞれ4μm
とし、ネック部19ncの幅Wncを2μm、幅広部の
幅Wを8μmとすることができる。
イプ長Lを400μmとする場合において、第1のテー
パー19s1 の長さLs1 すなわち第1の端面S1 とネ
ック部19ncとの間隔を50μm、ネック部19nc
の長さLcnを20μm、第2のテーパー19s2 の長
さLs2 を100μmとし、幅広部19wの長さLwを
160μmとし、第3のテーパー部19s3 長さLs3
を70μmとすることができる。また、この場合におい
ても、両端の幅Ws1 およびWs2 は、それぞれ4μm
とし、ネック部19ncの幅Wncを2μm、幅広部の
幅Wを8μmとすることができる。
【0025】また、上述の図2で説明した例では、第1
および第2の第2の端面S1 およびS2 の各幅W1 およ
びW2 を、W1 =W2 とした場合であるが、W1 <W2
とすることもできるものであり、例えば図3に示すよう
に、例えばW2 を幅広部19wの幅Wと同一に、すなわ
ちW2 =Wとして、第3のテーパー部19nc3 が形成
されないストライプ形状とすることもできる。この場
合、例えばストライプ長Lを250μmとする場合にお
いて、第1のテーパー19s1 の長さLs1 すなわち第
1の端面S1 とネック部19ncとの間隔を50μm、
ネック部19ncの長さLcnを20μm、第2のテー
パー19s2 の長さLs2 を80μm、幅広部19wの
長さLwを100μmとすることができる。また、この
場合において、第1の端面の幅Ws1 は5μm、ネック
部19ncの幅Wncを2μm、幅広部の幅Wを8μm
とすることができる。
および第2の第2の端面S1 およびS2 の各幅W1 およ
びW2 を、W1 =W2 とした場合であるが、W1 <W2
とすることもできるものであり、例えば図3に示すよう
に、例えばW2 を幅広部19wの幅Wと同一に、すなわ
ちW2 =Wとして、第3のテーパー部19nc3 が形成
されないストライプ形状とすることもできる。この場
合、例えばストライプ長Lを250μmとする場合にお
いて、第1のテーパー19s1 の長さLs1 すなわち第
1の端面S1 とネック部19ncとの間隔を50μm、
ネック部19ncの長さLcnを20μm、第2のテー
パー19s2 の長さLs2 を80μm、幅広部19wの
長さLwを100μmとすることができる。また、この
場合において、第1の端面の幅Ws1 は5μm、ネック
部19ncの幅Wncを2μm、幅広部の幅Wを8μm
とすることができる。
【0026】すなわち、この図3の構成とするときは、
同一ストライプ長において、そのネック部19ncの長
さを、図2の場合に比し長くするとができることから、
横モードの安定化をより高めることができることによっ
て、端面S1 の幅W1 をより大とすることができ、また
テーパー長Ls1 、Lsおよび幅広部19wの長さLw
を図2の例に比し長く選定することができることによっ
て、より光損傷の回避、しきい値電流Ithの低減化等を
はかることができ、より高出力化をはかることができ
る。
同一ストライプ長において、そのネック部19ncの長
さを、図2の場合に比し長くするとができることから、
横モードの安定化をより高めることができることによっ
て、端面S1 の幅W1 をより大とすることができ、また
テーパー長Ls1 、Lsおよび幅広部19wの長さLw
を図2の例に比し長く選定することができることによっ
て、より光損傷の回避、しきい値電流Ithの低減化等を
はかることができ、より高出力化をはかることができ
る。
【0027】尚、上述したように、ネック部19nc
は、少なくとも出力光の取出し端面S1 の近傍で、これ
と離間した位置に形成するものであるが、この距離すな
わち第1のテーパー部の19s1 の長さLncは、50
μm程度以下とすることが望ましいものである。これは
50μm以上とするときは、非点隔差が大きくなる恐れ
が生じてくることによる。
は、少なくとも出力光の取出し端面S1 の近傍で、これ
と離間した位置に形成するものであるが、この距離すな
わち第1のテーパー部の19s1 の長さLncは、50
μm程度以下とすることが望ましいものである。これは
50μm以上とするときは、非点隔差が大きくなる恐れ
が生じてくることによる。
【0028】上述したように、本発明構成によれば、ス
トライプ部に幅狭のネック部19ncを形成したことに
より、横モードの安定化をはかるようにしたので、非点
隔差の減少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレ
ベルの向上をはかることができる。そして、本発明にお
いては、従来のテーパーストライプ半導体レーザーにお
けるようにストライプ部の端面を最も狭い幅とするもの
ではなく、端面近傍でしかもこれより離間した位置にお
いて、最も幅狭の部分すなわちネック部19ncを形成
したので、端面S1 においては、その幅を広げることが
できることから、光密度の低下したがって、光損傷の回
避をはかることができる。また、このネック部19nc
を形成したことにより、横モードの安定化がはかられる
ことによって、幅広部19wの幅をより大にすることが
できることから、電流密度の低減化、これによる温度上
昇の抑制がはかられ、高出力レーザーを構成することが
できる。また、上述したように、横モードの安定化をは
かることができることによって、全体のテーパー部の長
さを縮小できることによって全体のロスの低減化をはか
ることができることから、しきい値電流Ithの低減化、
したがって、動作電流の低減化によって温度上昇の低減
化、これによる長寿命化等をはかることができる。
トライプ部に幅狭のネック部19ncを形成したことに
より、横モードの安定化をはかるようにしたので、非点
隔差の減少、水平方向の広がり角θH の拡大、キンクレ
ベルの向上をはかることができる。そして、本発明にお
いては、従来のテーパーストライプ半導体レーザーにお
けるようにストライプ部の端面を最も狭い幅とするもの
ではなく、端面近傍でしかもこれより離間した位置にお
いて、最も幅狭の部分すなわちネック部19ncを形成
したので、端面S1 においては、その幅を広げることが
できることから、光密度の低下したがって、光損傷の回
避をはかることができる。また、このネック部19nc
を形成したことにより、横モードの安定化がはかられる
ことによって、幅広部19wの幅をより大にすることが
できることから、電流密度の低減化、これによる温度上
昇の抑制がはかられ、高出力レーザーを構成することが
できる。また、上述したように、横モードの安定化をは
かることができることによって、全体のテーパー部の長
さを縮小できることによって全体のロスの低減化をはか
ることができることから、しきい値電流Ithの低減化、
したがって、動作電流の低減化によって温度上昇の低減
化、これによる長寿命化等をはかることができる。
【0029】また、上述したように、ネック部19nc
の位置を、中央からストライプ長方向にずらすことがで
きることによって、発振モードの軸方向に関する光強度
分布にストライプ構造をあわせることによってモードの
安定化を更に向上することができる。そして、この効果
によって、全体的にテーパー部の長さを減少させること
ができ、導波ロスの低減化、消費電流の減少をはかるこ
とができる。
の位置を、中央からストライプ長方向にずらすことがで
きることによって、発振モードの軸方向に関する光強度
分布にストライプ構造をあわせることによってモードの
安定化を更に向上することができる。そして、この効果
によって、全体的にテーパー部の長さを減少させること
ができ、導波ロスの低減化、消費電流の減少をはかるこ
とができる。
【0030】尚、本発明によるレーザーは、図1で示し
た構造に限らず、例えば活性層が多重量子井戸構造によ
ることもできるなど種々の構成による半導体レーザーに
適用することができるものである。
た構造に限らず、例えば活性層が多重量子井戸構造によ
ることもできるなど種々の構成による半導体レーザーに
適用することができるものである。
【0031】
【発明の効果】上述したように、本発明構成によれば、
ゲインガイド型半導体レーザー構成を保持して、縦モー
ドの多モードを確保しつつ、出力光を取り出す端面、す
なわち前方端面S1 から内側に最小幅のネック部19n
cを形成してこれにより横モードの安定化と、光出射幅
の規制とを行うようにしたので、FFPの横モード特性
の単峰化、非点隔差の減少、水平方向の広がり角θH の
拡大、キンクレベルの向上、しきい値電流Ithの低下等
を図ることができ、また幅広部19wにおける幅Wを大
とし、また長くすることができることことによって、電
流密度の低減化をはかることができて、温度の上昇の回
避、したがって、寿命の改善をはかることができる。ま
た、出力光を取り出す端面においては、比較的幅広の中
間幅としたことによって、この端面における光密度の増
大による光損傷、しきい値電流Ithを回避できることか
ら信頼性の高い、高出力半導体レーザーを構成すること
ができる。
ゲインガイド型半導体レーザー構成を保持して、縦モー
ドの多モードを確保しつつ、出力光を取り出す端面、す
なわち前方端面S1 から内側に最小幅のネック部19n
cを形成してこれにより横モードの安定化と、光出射幅
の規制とを行うようにしたので、FFPの横モード特性
の単峰化、非点隔差の減少、水平方向の広がり角θH の
拡大、キンクレベルの向上、しきい値電流Ithの低下等
を図ることができ、また幅広部19wにおける幅Wを大
とし、また長くすることができることことによって、電
流密度の低減化をはかることができて、温度の上昇の回
避、したがって、寿命の改善をはかることができる。ま
た、出力光を取り出す端面においては、比較的幅広の中
間幅としたことによって、この端面における光密度の増
大による光損傷、しきい値電流Ithを回避できることか
ら信頼性の高い、高出力半導体レーザーを構成すること
ができる。
【図1】本発明による半導体レーザーの一例の概略断面
図である。
図である。
【図2】本発明による半導体レーザーの一例の概略平面
図である。
図である。
【図3】本発明による半導体レーザーの他の例の概略平
面図である。
面図である。
【図4】従来のゲインガイド型半導体レーザーの一例の
概略的断面図である。
概略的断面図である。
【図5】図4で示す半導体レーザーの模式的平面図であ
る。
る。
11 基体、12 第1クラッド層、13 活性層、1
4 第2クラッド層、15 第2クラッド層、16 キ
ャップ層、17,18 電極、19 ストライプ部、1
9w 幅広部、19nc ネック部、19s1 第1の
テーパー部、19s2 第2のテーパー部、19s3
第3のテーパー部、20 中間層、21半導体レーザ
ー、S1 第1の端面、S2 第2の端面
4 第2クラッド層、15 第2クラッド層、16 キ
ャップ層、17,18 電極、19 ストライプ部、1
9w 幅広部、19nc ネック部、19s1 第1の
テーパー部、19s2 第2のテーパー部、19s3
第3のテーパー部、20 中間層、21半導体レーザ
ー、S1 第1の端面、S2 第2の端面
Claims (1)
- 【請求項1】 活性層に対する電流注入領域がストライ
プ状をなし、ゲインガイド型構成による半導体レーザー
において、 上記ストライプが、該ストライプの少なくとも出力光を
取り出す端面近傍でかつこれから隔てた位置で幅狭とさ
れたネック部と、該幅狭ネック部から上記端面とは反対
側に位置する幅広部とを有し、少なくとも上記端面の幅
が、上記ネック部の幅より大でかつ上記幅広部の幅より
小の中間幅とされ、上記ネック部からこれに隣り合う上
記端面および上記幅広部に渡ってそれぞれ漸次その幅が
変化するテーパー部が形成されたことを特徴とする半導
体レーザー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30206596A JPH10145001A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30206596A JPH10145001A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体レーザー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10145001A true JPH10145001A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17904497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30206596A Pending JPH10145001A (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10145001A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1269588A1 (en) * | 2000-01-20 | 2003-01-02 | Princeton Lightwave, Inc. | High power single mode semiconductor laser |
WO2003092130A1 (en) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Bookham Technology Plc | High power semiconductor laser diode and method for making such a diode |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP30206596A patent/JPH10145001A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1269588A1 (en) * | 2000-01-20 | 2003-01-02 | Princeton Lightwave, Inc. | High power single mode semiconductor laser |
EP1269588A4 (en) * | 2000-01-20 | 2005-09-21 | Trumpf Photonics Inc | SINGLE-MODE HIGH POWER SEMICONDUCTOR LASER |
WO2003092130A1 (en) * | 2002-04-24 | 2003-11-06 | Bookham Technology Plc | High power semiconductor laser diode and method for making such a diode |
US6798815B2 (en) | 2002-04-24 | 2004-09-28 | Bookham Technology Plc | High power semiconductor laser diode and method for making such a diode |
JP2005524234A (ja) * | 2002-04-24 | 2005-08-11 | ブックハム テクノロジー ピーエルシー | 高出力半導体レーザ・ダイオードおよびそのようなダイオードの製造方法 |
JP4827410B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2011-11-30 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 高出力半導体レーザ・ダイオードおよびそのようなダイオードの製造方法 |
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