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JPH0632346B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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JPH0632346B2 - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH0632346B2
JPH0632346B2 JP63064521A JP6452188A JPH0632346B2 JP H0632346 B2 JPH0632346 B2 JP H0632346B2 JP 63064521 A JP63064521 A JP 63064521A JP 6452188 A JP6452188 A JP 6452188A JP H0632346 B2 JPH0632346 B2 JP H0632346B2
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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、特に単一軸モードで
発振できる半導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕
高速変調時においても単一軸モードで発振する半導体レ
ーザとしてＤＦＢ(Distributed Feedback：分布帰還形)
レーザが製作されている。ＤＦＢレーザにおいては、活
性層近傍に回折格子を設け、この回折格子で特定の波長
の光をブラッグ反射させてレーザ発振させるため波長選
択性がある。しかしＤＦＢレーザの厳密な理論によれ
ば、発振軸モードは回折格子の周期の２倍の長さに対応
する、いわゆるブラッグ波長には存在せず、ブラッグ波
長を挟んで等距離だけ離れた２つの軸モードにあり、こ
のため２本の波長で発振する。ブラッグ波長で発振しな
い理由は以下のように解釈される。ブラッグ波長を持つ
光は共振器内を一周して元の位置に戻ってくると位相が
πだけずれるため、元の光と重なり合うと零になってし
まう。このためブラッグ波長での発振は起こらず、その
両側の２つの波長で発振が生ずる。そこで、位相を１／
２πだけずらせ、ブラッグ波長で発振させる、即ち１本
の波長で発振させるようにしたＤＦＢレーザが提案され
ている。このような構造のレーザであれば、単一軸モー
ドで、即ち単一波長で発振する。
上述のように位相を１／２πだけずらしたレーザとし
て、例えばエレクトロニクス レターズ，22巻，24号，
1016頁〜1018頁「段階形非均一ストライプ幅構造をもつ
ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ位相調整分布帰還型レーザ」(E
lectron.Lett.vol.22,No.24,pp.1016-1018,GaInAsP/InP
phase-adjusted distributed feedback laser with a
step-like nonuniform stripe width structure")に、
ストライプ幅をその中央部で一部ふくらませた構造をも
つＤＦＢレーザが紹介されている。この文献ではＩｎＧ
ａＡｓＰ系の材料でＤＦＢレーザが構成されているが、
これをＡｌＧａＡｓ系のＤＦＢレーザに適用すると、第
２図に示すようなＤＦＢレーザが考えられる。
第２図において、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形Ａｌ
ｘＧａ1-xＡｓバッファ層、３はバッファ層２上に形成
された回折格子、４は回折格子３上に形成されたｎ形Ａ
ｌｙＧａy-1Ａｓガイド層、５はガイド層４上に形成さ
れたＡｌｚＧａ1-zＡｓ活性層、６は活性層５上に形成
されたｐ形ＡｌｘＧａ1-xＡｓクラッド層、７はクラッ
ド層６上に形成されたｐ形ＧａＡｓコンタクト層であ
る。
コンタクト層７，クラッド層６，活性層５，ガイド層
４，バッファ層２，及び基板１の一部はエッチングによ
りストライプ形状に加工されている。このストライプの
両側はｐ形ＡｌｖＧａ1-vＡｓ埋め込み層８及びｎ形Ａ
ｌｖＧａ1-vＡｓ埋め込み層９で埋め込まれている。さ
らにｐ形ＧａＡｓコンタクト層７とｎ形ＡｌｖＧａ1-v
Ａｓ埋め込み層９の上にはｐ形電極１０が、またｎ形Ｇ
ａＡｓ基板１の表面にはｎ形電極１１が形成されてい
る。さらにレーザの前後端面には端面での反射率の影響
を取り除くためＳｉ３Ｎ４無反射膜１２がコートされて
いる。
次に動作について説明する。
第２図に示すＤＦＢレーザでは、ストライプ中央部の位
相制御領域１４でそのストライプ幅がその前後の均一領
域１３に比して太くなっている。この均一領域１３と位
相制御領域１４ではストライプ幅が異なるため、光の伝
搬定数がそれぞれ異なる。今この伝搬定数の差をΔβと
し、位相制御領域１４の長さをｌとして、これらの積Δ
β・ｌが１／２πをほぼ満たすようにすると、このレー
ザはブラッグ波長で、すなわち単一波長で発振する。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような、従来方式の位相制御を行なうことにより単
一波長で発振するようにした、従来の分布帰還形の半導
体レーザでは、ストライプ中央部でストライプ幅を太く
しているため、レーザ発振に寄与しない無効電流が流
れ、低消費電力特性を損なうという問題点があった。ま
たストライプの幅の段差部分では光が散乱を受け、放射
ビームパターンが乱れるという問題点もあった。
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、単一モードで安定に発振する、低消費電力の
半導体レーザを得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザは、多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）からなる活性層を有するＤＦＢレーザにおいて、上
記ＭＱＷの光導波路上の一部領域を無秩序化して該領域
の光の伝搬定数を他の領域と異ならしめて位相制御領域
を形成したものである。
〔作用〕
この発明においては、ＭＱＷ活性層の光導波路上の一部
領域を無秩序化して該領域の光の伝搬定数を他の領域と
異ならしめて位相制御領域を形成したから、低消費電力
の特性を損なうことなく単一波長での発振が可能とな
る。
〔実施例〕
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、第２図と同一符号は同一又は相当
部分であり、１５は多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quan
tum Well）で構成されたストライプ状の活性層である。
この活性層ストライプの幅は均一で、その中央部にはＺ
ｎ拡散領域１６が形成されている。活性層１５はＭＱＷ
からなり、このＺｎが拡散された領域のＭＱＷは無秩序
化されている。
次に動作について説明する。
本実施例において、ストライプ状のＭＱＷ活性層１５の
うちＺｎが拡散されて無秩序化された領域１６の屈折率
は、Ｚｎが拡散されずに残った領域（ＭＱＷが無秩序化
されずに残った領域）と比較して小さくなる。従って、
Ｚｎが拡散されて無秩序化されたＭＱＷ領域の伝搬定数
とＺｎが拡散されずに残ったＭＱＷ領域の伝搬定数との
間には差が生じる。このためこのＺｎ拡散領域１６は位
相制御領域として機能する。ここで、上記伝搬定数の差
Δβと、Ｚｎ拡散領域（位相制御領域）１６の長さｌが
Δβ・ｌ＝１／２πの関係を満たす時、このレーザはブ
ラッグ波長で発振する。
本実施例ではストライプ幅が均一であり、印加された電
流はＺｎ拡散領域１６には流れないため、発振に寄与し
ない無効電流は存在しない。また活性層がＭＱＷで構成
されていることもあり閾値電流は大きく低減される。し
たがって低消費電力性を大幅に向上させることができ
る。また本実施例では位相制御領域１６部分においても
ストライプ幅は均一であり、従来例のように段差を持た
ないことから、光の散乱も抑えられ、放射ビームパター
ンが乱れることもない。さらに本実施例では、位相制御
領域１６の形成にＺｎ拡散を用いているため、その拡散
領域の流さ、すなわち制御領域の長さｌを比較的容易に
制御できる。
なお、上記実施例ではＡｌＧａＡｓ系材料により形成さ
れた半導体レーザについて述べたが、本発明は例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ系等、他の系の半導体材料を使用した半導
体レーザにも適用することができ、上記実施例と同様の
効果を奏する。
また、上記実施例では位相制御領域を１つのみ設けて単
一波長発振を行なうようにしたレーザについて述べた
が、複数の位相制御領域を設け、これらの領域の長さの
和を所定の値とすることによっても単一波長発振を行な
うレーザを実現することがも可能である。
また、上記実施例ではレーザをブラッグ波長で発振させ
るために伝搬定数の差Δβと位相制御領域の長さｌとの
関係が、Δβ・ｌ＝１／２πとなるように位相制御領域
の長さｌを設定したが、Δβ・ｌ＝１／４π，あるいは
Δβ・ｌ＝１／８πとなるように位相制御領域の長さｌ
を設定してレーザをブラッグ波長で発振させるようにし
てもよく、高出力動作を行なう半導体レーザの場合にお
いて、注入キャリア濃度分布の影響等を考慮した場合に
は、一般にはこれらの条件の方が好ましい場合もあると
されている。
また、上記実施例では位相制御領域の形成にＺｎ拡散を
用いたが、これはＭＱＷ活性層を無秩序化し、該領域に
電流が流れないようにすることのできる他の拡散法，あ
るいはアニール等の熱処理等によって形成してもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）からなる活性層を有するＤＦＢレーザにおいて、上
記ＭＱＷの光導波路上の一部領域を無秩序化して該領域
の光の伝搬定数を他の領域と異ならしめて位相制御領域
を形成したから、低消費電力特性を損なうことなく単一
波形で発振し、しかも放射ビームパターンの淫れのない
高性能な半導体レーザを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザを示す
図、第２図は従来の半導体レーザを示す図である。 １はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形ＡｌｘＧａ1-xＡｓバ
ッファ層、３は回折格子、４はｎ形ＡｌｙＧａ1-yＡｓ
ガイド層、６はｐ形ＡｌｘＧａ1-xＡｓクラッド層、７
はｐ形ＧａＡｓコンタクト層、８はｐ形ＡｌｖＧａ1-v
Ａｓ埋め込み層、９はｎ形ＡｌｖＧａ1-vＡｓ埋め込み
層、１０はｐ形電極、１１はｎ形電極、１２はＳｉ３Ｎ
４無反射膜、１５はＭＱＷ活性層、１６は位相制御領
域。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多重量子井戸からなる活性層と、該活性層
    に近接して配置された回折格子とを有する分布帰還形の
    半導体レーザにおいて、 上記多重量子井戸の光導波路上の一部領域が、共振器長
    方向の長さｌにわたって無秩序化され、該領域の光の伝
    搬定数が他の無秩序化されていない領域の光の伝搬定数
    とΔβだけ異なる構造を有し、 上記伝搬定数の差Δβと上記無秩序化領域の共振器長方
    向の長さｌの積が、レーザ出射光がブラッグ波長となる
    位相シフト量となっていることを特徴とする半導体レー
    ザ。
  2. 【請求項２】上記伝搬定数の差Δβと上記無秩序化領域
    の共振器長方向の長さｌの積が１／２π，１／４π，又
    は１／８πであることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の半導体レーザ。
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