JP2526962B2 - 半導体レ―ザ - Google Patents
半導体レ―ザInfo
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- JP2526962B2 JP2526962B2 JP63007314A JP731488A JP2526962B2 JP 2526962 B2 JP2526962 B2 JP 2526962B2 JP 63007314 A JP63007314 A JP 63007314A JP 731488 A JP731488 A JP 731488A JP 2526962 B2 JP2526962 B2 JP 2526962B2
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- JP
- Japan
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- refractive index
- active region
- face
- semiconductor laser
- vicinity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/20—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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基本モードでの高出力動作が可能な半導
体レーザに関するものである。
体レーザに関するものである。
第４図は従来の半導体レーザの光導波路の概念図であ
る。
る。
この図において、１は活性領域、2,2aはｐ形,n形のク
ラッド層、３は前記活性領域１を左右より挟む低屈折率
領域,4,4aは一対の共振器端面、5,5aはｐ電極,n電極、
Ｗは前記活性領域１の幅である。
ラッド層、３は前記活性領域１を左右より挟む低屈折率
領域,4,4aは一対の共振器端面、5,5aはｐ電極,n電極、
Ｗは前記活性領域１の幅である。
第５図は、第４図に示した半導体レーザの活性領域１
に平行な方向の屈折率分布であり、は活性領域１の屈
折率、Δは活性領域１と低屈折率領域３との屈折率差
である。この屈折率分布は共振器方向で同一である。
に平行な方向の屈折率分布であり、は活性領域１の屈
折率、Δは活性領域１と低屈折率領域３との屈折率差
である。この屈折率分布は共振器方向で同一である。
次に動作について説明する。
ｐ電極5,n電極5aより注入された正孔と電子は活性領
域１で再結合し、この活性領域１の禁制帯幅に対応する
光を発生する。
域１で再結合し、この活性領域１の禁制帯幅に対応する
光を発生する。
この光は活性領域１の屈折率が第５図に示すよう周
囲により高いため、活性領域１に閉じ込められる。従っ
て、電流注入が所定の値に達するとレーザ発振が得られ
る。
囲により高いため、活性領域１に閉じ込められる。従っ
て、電流注入が所定の値に達するとレーザ発振が得られ
る。
ところで、半導体レーザの最大光出力は、共振器端面
4,4aにおけるレーザ光の光密度により制約されるため、
高出力を得るためには活性領域１の幅Ｗを大きくして光
密度を下げる必要がある。
4,4aにおけるレーザ光の光密度により制約されるため、
高出力を得るためには活性領域１の幅Ｗを大きくして光
密度を下げる必要がある。
上記のような従来の半導体レーザでは、共振器方向で
同一の屈折率分布を有するので、屈折率差Δを変えず
に活性領域１の幅Ｗを大きくすれば、光出力を大きくで
きるが、高次の横モードが励起されて出射されるという
問題点があった。また、モードの安定化を図るために屈
折率差Δを小さくすると光の閉じ込めが弱くなり、し
きい値が上がる等の問題点があった。
同一の屈折率分布を有するので、屈折率差Δを変えず
に活性領域１の幅Ｗを大きくすれば、光出力を大きくで
きるが、高次の横モードが励起されて出射されるという
問題点があった。また、モードの安定化を図るために屈
折率差Δを小さくすると光の閉じ込めが弱くなり、し
きい値が上がる等の問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、基本モードの高出力レーザ光を出射し、かつし
きい値の低い半導体レーザを得ることを目的とする。
もので、基本モードの高出力レーザ光を出射し、かつし
きい値の低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、レーザ光出射側の端
面近傍では、その他の領域におけるものに比し、光導波
部の両側の屈折率を大きくすることにより、平行横モー
ドの基本モードのみを許容する屈折率差の小さい屈折率
分布を有し、その他の領域では、端面近傍におけるもの
に比し、光導波部の両側の屈折率を小さくすることによ
り、高次モードも許容する屈折率差の大きい屈折率分布
を有する活性領域を備えたものである。
面近傍では、その他の領域におけるものに比し、光導波
部の両側の屈折率を大きくすることにより、平行横モー
ドの基本モードのみを許容する屈折率差の小さい屈折率
分布を有し、その他の領域では、端面近傍におけるもの
に比し、光導波部の両側の屈折率を小さくすることによ
り、高次モードも許容する屈折率差の大きい屈折率分布
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、レーザ光出射側の端面近傍を除
く領域では活性領域への光の閉じ込めが良く、レーザ光
出射側の端面近傍では屈折率差の大きい端面近傍を除く
領域で励起された高次モードを含むレーザ光が基本モー
ドに変換された後、出射される。
く領域では活性領域への光の閉じ込めが良く、レーザ光
出射側の端面近傍では屈折率差の大きい端面近傍を除く
領域で励起された高次モードを含むレーザ光が基本モー
ドに変換された後、出射される。
以下、この発明の一実施例を内部ストライプ型のレー
ザを例にとり説明する。
ザを例にとり説明する。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を
示す斜視図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図に示した半
導体レーザのレーザ光出射側の端面近傍のＡ−Ａ′線，
共振器中央部のＢ−Ｂ′線における断面図、第３図
（ａ），（ｂ）は第２図（ａ），（ｂ）に対応する等価
屈折率分布を示す図である。
示す斜視図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図に示した半
導体レーザのレーザ光出射側の端面近傍のＡ−Ａ′線，
共振器中央部のＢ−Ｂ′線における断面図、第３図
（ａ），（ｂ）は第２図（ａ），（ｂ）に対応する等価
屈折率分布を示す図である。
これらの図において、第４図および第５図と同一符号
は同一のものを示し、10はｐ形GaAsからなる基板、11は
ｎ形GaAsからなる電流ブロック層で、レーザ光出射側の
共振器端面４の近傍でd1＝0.6μｍ、共振器中央部でd2
＝1.1μｍの厚みを有する。12はｐ形Al0.4Ga0.6Asから
なるグラッド層で、レーザ光出射側の共振器端面４の近
傍の電流ブロック層11上でt1＝0.7μｍ、共振器中央部
の電流ブロック層11上でt2＝0.2μｍ、基板10上でt3＝
1.3μｍの厚みを有し、厚みの異なる電流ブロック層11
の形成あるいはチャンネル領域の形成によりできた段差
をなくすように成長されている。13は0.08μｍの厚みを
有するｐ形Al0.1Ga0.9Asからなる活性層、14は1.5μｍ
の厚みを有するｎ形Al0.4Ga0.6Asからなるクラッド層、
15はｎ形GaAsからなるコンタクト層、16はｐ電極、17は
ｎ電極、18は前記活性領域１の幅Ｗとほぼ同一の６μｍ
の開口幅を有するチャンネル領域、Δ1,Δ２はレー
ザ光出射側の共振器端面４の近傍および共振器中央部に
おける活性領域１と低屈折率領域３との等価屈折率差で
あり、等価屈折率差Δ１は等価屈折率差Δ２よりも
小さく、かつ基本モードのみを許容する値となっている
（Ｗ＝６μｍならΔ1/は0.02％以下）。
は同一のものを示し、10はｐ形GaAsからなる基板、11は
ｎ形GaAsからなる電流ブロック層で、レーザ光出射側の
共振器端面４の近傍でd1＝0.6μｍ、共振器中央部でd2
＝1.1μｍの厚みを有する。12はｐ形Al0.4Ga0.6Asから
なるグラッド層で、レーザ光出射側の共振器端面４の近
傍の電流ブロック層11上でt1＝0.7μｍ、共振器中央部
の電流ブロック層11上でt2＝0.2μｍ、基板10上でt3＝
1.3μｍの厚みを有し、厚みの異なる電流ブロック層11
の形成あるいはチャンネル領域の形成によりできた段差
をなくすように成長されている。13は0.08μｍの厚みを
有するｐ形Al0.1Ga0.9Asからなる活性層、14は1.5μｍ
の厚みを有するｎ形Al0.4Ga0.6Asからなるクラッド層、
15はｎ形GaAsからなるコンタクト層、16はｐ電極、17は
ｎ電極、18は前記活性領域１の幅Ｗとほぼ同一の６μｍ
の開口幅を有するチャンネル領域、Δ1,Δ２はレー
ザ光出射側の共振器端面４の近傍および共振器中央部に
おける活性領域１と低屈折率領域３との等価屈折率差で
あり、等価屈折率差Δ１は等価屈折率差Δ２よりも
小さく、かつ基本モードのみを許容する値となっている
（Ｗ＝６μｍならΔ1/は0.02％以下）。
なお、当然のことながらクラッド層12,14の禁制帯幅
は活性層13の禁制帯幅よりも広い。
は活性層13の禁制帯幅よりも広い。
次にこの発明に係る半導体レーザの動作について説明
する。
する。
ｐ電極16,n電極17より注入された正孔と電子は電流ブ
ロック層11によりチャンネル領域18上の活性領域１に効
率よく集中，再結合し、活性領域１の禁制帯幅に対応す
る光を発生する。そして、注入電流が所定の値に達する
とレーザ発振が得られる。
ロック層11によりチャンネル領域18上の活性領域１に効
率よく集中，再結合し、活性領域１の禁制帯幅に対応す
る光を発生する。そして、注入電流が所定の値に達する
とレーザ発振が得られる。
ところで、このレーザ光は、電流ブロック層11に吸収
されるので、電流ブロック層11上の低屈折率領域３の等
価屈折率はチャンネル領域18上の活性領域１の等価屈折
率よりも小さくなり、レーザ光は活性領域１に閉じ込め
られる。この屈折率差は電流ブロック層11上のクラッド
層12の厚みが薄くなる程、すなわち電流ブロック層11と
の距離が近づく程大きくなる。
されるので、電流ブロック層11上の低屈折率領域３の等
価屈折率はチャンネル領域18上の活性領域１の等価屈折
率よりも小さくなり、レーザ光は活性領域１に閉じ込め
られる。この屈折率差は電流ブロック層11上のクラッド
層12の厚みが薄くなる程、すなわち電流ブロック層11と
の距離が近づく程大きくなる。
この発明では第２図（ｂ）に示すように、共振器端面
４の近傍を除く領域で厚みt2を小さくして等価屈折率差
２を第３図（ｂ）に示すように大きくしているので、
高次モードが許容されるが光の活性領域１への閉じ込め
が良く、動作電流が低くなっている。
４の近傍を除く領域で厚みt2を小さくして等価屈折率差
２を第３図（ｂ）に示すように大きくしているので、
高次モードが許容されるが光の活性領域１への閉じ込め
が良く、動作電流が低くなっている。
一方、共振器端面４の近傍では第２図（ａ）に示すよ
うに厚みt1を大きくして等価屈折率差１を第３図
（ａ）に示すように小さくしているので、基本モードし
か許容されない導波路が構成され、出射されるレーザ光
は基本モードに限られる。また、レーザ光の低屈折率領
域３への浸み出しが大きくなり、光密度が下がるので高
出力化が可能である。
うに厚みt1を大きくして等価屈折率差１を第３図
（ａ）に示すように小さくしているので、基本モードし
か許容されない導波路が構成され、出射されるレーザ光
は基本モードに限られる。また、レーザ光の低屈折率領
域３への浸み出しが大きくなり、光密度が下がるので高
出力化が可能である。
さらに、この実施例に示した半導体レーザでは、共振
器端面４の近傍を除く大部分の領域で電流ブロック層11
上のクラッド層12の厚みt2が薄くなっているので、漏れ
電流も小さくなり、動作電流を低くすることが可能であ
る。
器端面４の近傍を除く大部分の領域で電流ブロック層11
上のクラッド層12の厚みt2が薄くなっているので、漏れ
電流も小さくなり、動作電流を低くすることが可能であ
る。
なお、上記実施例では活性領域１と低屈折率領域３の
等価屈折率の小さい領域をレーザ光出射側の共振器端面
４の近傍にのみ設けたが、この共振器端面４と対面する
共振器端面4a近傍に設けても何ら差し支えない。
等価屈折率の小さい領域をレーザ光出射側の共振器端面
４の近傍にのみ設けたが、この共振器端面４と対面する
共振器端面4a近傍に設けても何ら差し支えない。
また、上記実施例では内部ストライプ側のレーザにお
いて等価屈折率差によって屈折率分布を構成したものに
ついて説明したが、この発明がこの構造に限定されるも
のでなく、例えば埋め込み型のレーザのように実屈折率
差によって屈折率分布を構成してもよいことはいうまで
もない。
いて等価屈折率差によって屈折率分布を構成したものに
ついて説明したが、この発明がこの構造に限定されるも
のでなく、例えば埋め込み型のレーザのように実屈折率
差によって屈折率分布を構成してもよいことはいうまで
もない。
この発明は以上説明したとおり、レーザ光出射側の端
面近傍では、その他の領域におけるものに比し、光導波
部の両側の屈折率を大きくすることにより、平行横モー
ドの基本モードのみを許容する屈折率差の小さい屈折率
分布を有し、その他の領域では、端面近傍におけるもの
に比し、光導波部の両側の屈折率を小さくすることによ
り、高次モードも許容する屈折率差の大きい屈折率分布
を有する活性領域を備えたので、高出力動作が可能で動
作電流が低く、平行横モードが基本モードのレーザ光を
出射させることができるという効果がある。
面近傍では、その他の領域におけるものに比し、光導波
部の両側の屈折率を大きくすることにより、平行横モー
ドの基本モードのみを許容する屈折率差の小さい屈折率
分布を有し、その他の領域では、端面近傍におけるもの
に比し、光導波部の両側の屈折率を小さくすることによ
り、高次モードも許容する屈折率差の大きい屈折率分布
を有する活性領域を備えたので、高出力動作が可能で動
作電流が低く、平行横モードが基本モードのレーザ光を
出射させることができるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す斜視図、第２図は、第１図に示した半導体レーザのレ
ーザ光出射側の端面近傍および共振器中央部の断面図、
第３図は、第１図に示した半導体レーザのレーザ光出射
側の端面近傍および共振器中央部における等価屈折率分
布を示す図、第４図は従来の半導体レーザの光導波路の
概念図、第５図は従来の半導体レーザにおける屈折率分
布を示す図である。 図において、１は活性領域、３は低屈折率領域、４は共
振器端面、11は電流ブロック層、12,14はクラッド層、1
3は活性層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
す斜視図、第２図は、第１図に示した半導体レーザのレ
ーザ光出射側の端面近傍および共振器中央部の断面図、
第３図は、第１図に示した半導体レーザのレーザ光出射
側の端面近傍および共振器中央部における等価屈折率分
布を示す図、第４図は従来の半導体レーザの光導波路の
概念図、第５図は従来の半導体レーザにおける屈折率分
布を示す図である。 図において、１は活性領域、３は低屈折率領域、４は共
振器端面、11は電流ブロック層、12,14はクラッド層、1
3は活性層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光出射側の端面近傍では、その他の
領域におけるものに比し、光導波部の両側の屈折率を大
きくすることにより、平行横モードの基本モードのみを
許容する屈折率差の小さい屈折率分布を有し、その他の
領域では、端面近傍におけるものに比し、光導波部の両
側の屈折率を小さくすることにより、高次モードも許容
する屈折率差の大きい屈折率分布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 (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007314A JP2526962B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体レ―ザ |
| US07/235,294 US4868837A (en) | 1988-01-14 | 1988-08-23 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63007314A JP2526962B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体レ―ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183189A JPH01183189A (ja) | 1989-07-20 |
| JP2526962B2 true JP2526962B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=11662534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63007314A Expired - Lifetime JP2526962B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 半導体レ―ザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4868837A (ja) |
| JP (1) | JP2526962B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8615029B2 (en) * | 2009-12-30 | 2013-12-24 | Ipg Photonics Corporation | Optical device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5518094A (en) * | 1978-07-27 | 1980-02-07 | Nec Corp | Semiconductor laser device with high optical output and horizontal fundamental mode |
| JPS60192379A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61289689A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光装置 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63007314A patent/JP2526962B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-23 US US07/235,294 patent/US4868837A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183189A (ja) | 1989-07-20 |
| US4868837A (en) | 1989-09-19 |
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