JP2003518777A

JP2003518777A - 発散領域を有する半導体レーザ素子

Info

Publication number: JP2003518777A
Application number: JP2001548483A
Authority: JP
Inventors: バルサモ，ステファノ; ギスロッティ，ジョルジオ; モラスカ，サルヴァトーレ; トレッツィ，フィオレンツォ
Original assignee: コーニングオーティーイーエッセピーアー
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2003-06-10
Also published as: DE60014969D1; CA2395309A1; EP1243055B1; CN1415128A; AU770757B2; DE60014969T2; WO2001048874A3; EP1243055A2; AU2675501A; WO2001048874A2

Abstract

(57)【要約】単一モード光ファイバに結合するためのリッジ型半導体レーザは、挟幅平行領域、発散領域、次いで出力ファセットに隣接する広幅平行領域を含むリッジを有する。レーザのための励起領域は、リッジの全面積より小さくすることができ、“Ｔ”形状をもつことができる。リッジの高さは約３５０から５５０ｎｍであり、挟幅平行領域の長さはリッジ全長の０．４倍より大きいことが好ましい。出力部の広幅平行領域により、低動作温度、レーザキャビティ内における定パワー密度、及び小非点収差をもたらす低熱抵抗をレーザに与えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景本発明は概ね半導体レーザデバイスに関し、さらに詳しくは、補助補正光学系
なしの単一モード光ファイバへの結合に適合されたリッジ型高パワーレーザに関
する。

【０００２】光通信の発展にともない、半導体レーザは遠距離通信システムにおいて重要な
コンポーネントになってきている。これらのレーザデバイスは比較的高いパワー
レベルにおける高品位の発光、特に単一横モード発光を可能にする。高パワー単
一モード半導体レーザは、特に光ファイバ増幅器の励起レーザとして用いること
ができる。

【０００３】標準的半導体レーザにおいては、活性領域がｐ−ｎ接合に埋め込まれている。
多層構造により、活性領域の両側に高屈折率領域がつくられている。このように
すれば、これらの層に平行に伝搬する光を活性領域内で導波することができる。

【０００４】レーザには、周囲の領域に対し垂直方向に厚い領域を有する、リッジ型半導体
レーザが知られている。光導波区画を得るため、(例えば選択エッチングで)層の
厚さを変えることにより、屈折率の横方向変調を得ることができる。(通常、リ
ッジと呼ばれる)厚い領域は、横方向の領域より高い実効屈折率を有する。屈折
率段差の大きさは、周囲の領域に対するリッジの厚さに依存する。リッジにおけ
る屈折率の実数部はリッジの外側より大きいから、光をリッジにそって導波する
ことができる。この導波機構は屈折率導波と称される。

【０００５】さらに、ｐ側及びｎ側に被着された金属コンタクトを通して活性領域に電流を
注入することができる。光利得はキャリア濃度の関数として増加するから、コン
タクト下の領域の利得はその外側の領域より高く、レーザ光は高利得領域を伝搬
するであろう。この導波機構は利得導波と称される。リッジ型レーザにおいては
屈折率導波及び利得導波のいずれも導波機構として用いられ、それぞれの機構の
寄与比は、リッジにより誘起される実数屈折率の変化及び注入電流に依存する。

【０００６】ストライプ型半導体レーザにおいては、利得導波だけが光導波区画でおこる。
ストライプ型レーザは、１つまたはそれより多くの半導体接合にかけて荷電キャ
リアを注入することにより誘導放出が生じるデバイスである。デバイスのミラー
化表面が、注入電流密度がある閾値レベルより大きいときに、誘導放出がレーザ
発振をおこさせるであろうキャビティを形成する。

【０００７】光通信システムにおいて、例えばエルビウムドープ光ファイバ増幅器の励起光
源として、有効に使用されるためには、半導体レーザダイオードは、レーザによ
り放出された光を伝えるであろう単一モード光ファイバに高効率で結合され得る
べきである。従来のレーザには非点収差があり、単一モードファイバと高効率で
結合するためには、放出光の縦発散を補償するための補正光学系が必要である。
さらに、高パワーレーザには、横方向での高効率ファイバ結合を達成するために
も、補助補正光学系が必要である。この補助補正光学系は、以降、単に“補助光
学系”と称される。

【０００８】半導体レーザ素子における利得導波及び屈折率導波のための様々な構造が、特
許及び刊行物に開示されている。例えば米国特許第４，２５１，７８０号は、レ
ーザの平坦表面上でオフセット配置されたストライプを有する、多層プレーナ型
の注入型レーザを開示している。この特許は、オフセット配置が、劈開された端
面ファセットに直交していないストライプすなわち基板チャネルであり、横モー
ドを安定化することを開示している。横モード制御を強化するため、放物線形ま
たは台形のレーザストライプが述べられている。いくつかの実施形態においては
、中央の直線区画に結合された２つの放物線区画が、ストライプのオフセット配
置に与えられている。

【０００９】米国特許第４，９４２，５８５号は、広幅出力ファセットと狭幅ミラーファセ
ットとの間に、台形の励起利得媒体層を有する半導体レーザを開示している。こ
のレーザは、広幅出力ファセットを有し、よって出力ファセットにおけるパワー
密度を破滅的光学ミラー損傷を回避するに十分に低くすることにより、高パワー
を提供する。利得層の出力端に対向する端部において、利得層は単一モード出力
を保証するために、側縁が平行にされ、屈折率導波される。出力端部において、
利得層は平行側縁部から出力ファセットまで外向きに発散する。利得層の発散領
域全体が、光を誘導放出するために励起される。

【００１０】米国特許第４，３４９，９０５号は、幅にテーパが付けられた活性ストライプ
領域を有するストライプ型半導体レーザを開示している。このストライプ型レー
ザ構造は、レーザ発振のための閾値電流密度を下げることを可能にする一対の広
幅区画、不要なモードの発振を排除するための挟幅区画、及び広幅区画を挟幅区
画に連結する一対のテーパ付ストライプ区画を有する。この特許はさらに、広幅
区画を挟幅区画に連結する単一のテーパ付区画を有し、挟幅区画が出力ファセッ
トに達している、ストライプ型レーザ構造を開示している。この構造においては
、緊密に集束されたビームが必要な場合に、狭いストライプ幅により最小イメー
ジ寸法が縮小される。

【００１１】米国特許第４，６８９，７９７号は、狭幅導波路区画及び増幅器区画をもつ活
性層を有する半導体レーザを開示している。挟幅導波路区画は横モード安定性を
提供し、一方増幅器区画は高パワーレーザ発振に必要な注入キャリアの大蓄積槽
を提供する。このレーザ構造はさらに、増幅器区画近くに反射率が９０〜９７％
の背面ファセット及び導波路区画近くに反射率が１０％より低い前面ファセット
を含む。したがって、挟幅導波路区画がデバイスの出力端に達している。

【００１２】英国特許第２３１７７４４Ａ号は、単一チップに形成された、リッジ搭載また
は埋込型レーザ構造を有する、材料加工に適するテーパ付半導体レーザの非干渉
性アレイを開示している。この出願は、アレイを形成するレーザが直線領域及び
テーパ付領域を有することを開示している。テーパ付区画の側縁は直線であって
も、放物線形にしたがっていてもよく、出力端に実質的に平行である。この態様
で形成されたレーザは小さなスポットに集束させることができ、よって材料を、
化学変化、アブレーションまたは焼成を生じさせるに十分に加熱することができ
る。

【００１３】出願人は、パワー出力を増大させ得る既知のレーザ構造では、低い熱抵抗、レ
ーザキャビティ内での低いパワー密度、及びデバイスの総体的電気光学性能に関
して利点が得られないことに気付いた。

【００１４】さらに、出願人は、補助光学系を必要とせずには従来の高パワーレーザを単一
モード光ファイバに高効率で結合できないことに気付いた。

【００１５】発明の概要出願人等は、導波区画、例えばリッジの形状が適切な高パワー半導体レーザ素
子により、熱抵抗を低くし、レーザキャビティ内のパワー密度を低くして、望み
通りに高出力パワーを得られることを見いだした。さらに、出願人等は、狭幅平
行領域、発散領域、次いで出力ファセットに隣接する広幅平行領域をもつ導波区
画を有する半導体レーザ素子により、上記の有益な結果が得られると同時に、補
助光学系を使用することなく単一モード光ファイバへの結合が可能となることを
見いだした。

【００１６】第１の態様にしたがえば、本発明は、背面ファセットと前面ファセットとの間
に長さ方向に延びる長さがＬの光導波区画を含み、光導波区画が：単一モード伝搬光を導波するための、背面ファセットに隣接する、幅がＷ１で
長さがＬ１の、実質的に平行な側縁を有する挟幅部分；単一モード伝搬光を断熱的に拡幅するための、幅がＷ１からＷ３まで広がる、
長さがＬ２の発散部分；を含む、単一モード高パワーレーザ光を放出するための半導体素子において：長さＬ１が０．４Ｌより大きく；光導波区画が、前面ファセットに隣接する、実質的に平行な側縁を有する、幅
がＷ３で長さが２０μｍより大きいＬ３の広幅部分を含み；幅Ｗ３が５から２０μｍの範囲にある；半導体素子に関する。

【００１７】レーザを形成するために、背面ファセットには高反射コーティングが施され、
前面ファセットには低反射コーティングが施される。

【００１８】出願人等は、そのようなレーザが高出力パワー条件の下で高信頼性を達成でき
ることを見いだした。このことは、特に、保守費用が高くなることから信頼性が
極めて重要な課題である海中での使用のための光増幅器の励起に本レーザを適合
させる。

【００１９】光増幅器を形成するため、前面ファセット及び背面ファセットのいずれにも無
反射コーティングが施される。

【００２０】一実施形態において、放出レーザ光の波長は約９８０ｎｍである。この実施形
態において、Ｗ３は５から１１μｍの範囲にあることが好ましく、Ｗ１は３から
５μｍの範囲にあることが好ましい。

【００２１】Ｌ３は少なくとも０．０４Ｌであることが有利である。

【００２２】Ｌ３は少なくとも０．１Ｌであることが好ましい。

【００２３】Ｌ１は０．８Ｌより小さいことが有利である。

【００２４】Ｌ２は１００μｍより大きいことが有利である。

【００２５】発散部分は、発散角が２．５°より小さい、直側縁を有することが好ましい。

【００２６】別の実施形態にしたがえば、放出レーザ光の波長は約１４８０ｎｍである。

【００２７】一般に、半導体素子は縦方向に複数の層を含む。

【００２８】好ましい実施形態にしたがえば、前記複数の層の上部層の内の少なくとも１つ
にリッジが定められ、リッジにより光導波区画が定められる。

【００２９】半導体素子は：上面及び下面を有する活性層；活性層の上面及び下面のそれぞ
れに重なる屈折率がｎのコア層、ここでｎは活性層からの距離とともに低下する
；それぞれのコア層に重なるクラッド層；並びにクラッド層の内の１つに重なる
上部薄層及びクラッド層の内のもう１つに重なる基板層を含む。

【００３０】一般に、励起電極はリッジ表面に重ねて定められる。励起電極は、リッジの全
面に重ねて定めることができる。あるいは、励起電極はＴ字形であって、光導波
区画の挟幅及び発散部分に重なる幅がＷ１であり、光導波区画の広幅部分に重な
る幅がＷ３である。別の代替形態にしたがえば、励起電極は幅がＷ１のストライ
プである。

【００３１】第２の態様にしたがえば、本発明は、背面ファセットと前面ファセットとの間
に長さ方向に延びる長さがＬの光導波区画を含み、光導波区画が：単一モード伝搬光の導波のための、実質的に平行な側縁を有する、幅がＷ１で
長さがＬ１の、背面ファセットに隣接する挟幅部分；及び単一モード伝搬光を断熱的に拡幅するための、幅がＷ１からＷ３まで広がる、
長さがＬ２の発散部分；を含む、ピグテイル処理された半導体素子に関する。

【００３２】本光半導体素子は、モードフィールド径ＭＦＤを有する単一モードファイバに
結合され、長さＬ１が０．４Ｌより大きい。光導波区画は、実質的に平行な側縁
を有する、幅がＷ３で長さが２０μｍより大きいＬ３の、前面ファセットに隣接
する広幅部分を含む。幅Ｗ３は、０．６ＭＦＤから１．４ＭＦＤの範囲にある。

【００３３】幅Ｗ３は、０．８５ＭＦＤから１．１５ＭＦＤの範囲にあることが好ましい。

【００３４】単一モードファイバとの結合は、バットカプリングであることが好ましい。

【００３５】第３の態様にしたがえば、本発明は、希土類元素ドープ光ファイバ、励起光を
提供するための、上述したようなピグテイル処理された半導体素子、及び励起光
の希土類元素ドープ光ファイバへの結合に適するダイクロイックカプラーを含む
、光ファイバ増幅器に関する。

【００３６】上述の概略的説明及び以下の詳細な説明は例示であって、説明のためのもので
しかなく、特許請求の範囲で定められる本発明のさらなる説明を提供することが
目的とされていることは当然である。以下の詳細な説明は、本発明の実施ととも
に、本発明のさらなる利点及び目的を説明し、示唆する。

【００３７】好ましい実施形態の詳細な説明本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の実施
形態を示し、記述とともに、本発明の利点及び原理を説明するに役立つ。

【００３８】例が添付図面に示され、本発明の説明から明らかであろう、本発明にしたがう
様々な実施形態をここで参照する。図面においては、可能な限り、相異なる図面
で同じまたは同様の要素を同じ参照数字で表わす。

【００３９】図１は、本発明の好ましい実施形態に整合する半導体レーザ素子１００の斜視
図(尺度図ではない)を示す。従来の態様で、レーザ１００は一連の材料層を含む
。レーザ１００に特に好ましい縦型構造が図２に簡略に示される。詳しくは、レ
ーザ素子１００の縦型構造は、２つのＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓクラッド層２０２，
２０２’に挟まれた、分布屈折率分離閉込めヘテロ構造２００(ＧＲＩＮ領域)を
含む。ここで、ｘは一般に０．４より小さい。好ましい例においては、ｘ＝０．
２７である。クラッド層２０２，２０２’の厚さは一般に、約１〜２μｍである
。

【００４０】ＧＲＩＮ領域２００は、２つのＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓコア層２００ｂ及び２０
０ｂ’を含む。コア層２００ｂはＧＲＩＮ領域２００の下部に配置され、コア層
２００ｂ’は上部に配置される。層２００ｂ及び２００ｂ’内では、Ａｌレベル
ｘが、それぞれの層が層２０２または２０２’のそれぞれに隣接する端面からほ
ぼｘ＝０．１の値まで徐々に減少する。図２には、縦型積層にかけての、エネル
ギーギャップＥ_ｇ及び屈折率ｎが簡略に描かれている。図示されるように、クラ
ッド層２０２，２０２’を起点にして活性領域２００ａに向かい、エネルギーギ
ャップは減少し、屈折率は増大する。半導体材料ではよく知られているように、
屈折率の増大はエネルギーギャップの減少に対応し、逆もまた同じである。活性
領域２００ａは層２００ｂと２００ｂ‘との間に挟まれる。活性領域２００ａの
一例はＩｎ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ量子井戸であり、ここで好ましくはｙ＝０．２２で
ある。全ＧＲＩＮ領域２００の厚さは一般に約０．２〜２μｍであり、活性領域
２００ａだけの厚さは一般に６〜７ｎｍである。

【００４１】半導体レーザ素子１００のための縦型構造は、ｎ型ドープＧａＡｓ基板層２０
４及びｐ型ドープＧａＡｓ薄層２０６も含む。ＧａＡｓ基板層２０４の厚さは一
般に１００μｍないしこれより厚い。出願人が試験した好ましい実施形態におい
て、基板層２０４の厚さは１５０μｍである。上部薄層２０６の厚さはほぼ１０
０ｎｍである。２つのＧａＡｓ層２０４，２０６はｐ−ｎ接合を実現する。特に
上部層２０６は、電流注入による励起のためのオーミックコンタクトを実現する
ために、強くｐ型ドープされる。

【００４２】図２及び図１において、上部層２０２’及び２０６は全体として参照数字２０
１をもつ１つのグループに統合され、下部層は全体として参照数字２０３をもつ
１つのグループに統合される。

【００４３】図２は半導体レーザ素子１００のための縦型構造の一例を示しているが、他の
縦型構造を得ることもできる。代替構造は、例えば、量子井戸をもたないかまた
は１つより多くの量子井戸をもつことができ、それぞれの層の厚さが異なってい
てもよく、様々な層の組成及び／または半導体化合物が異なっていてもよい。

【００４４】図１を参照すれば、レーザ素子１００は、屈折率導波を達成するためのリッジ
１０２を含む。リッジ１０２は、図２で先に説明した縦型構造を成長させてしま
えば、チップ１００の上部層２０１に通常のエッチング手法を施すことより作成
できる。リッジを定めるエッチング深さは、ＧＲＩＮ領域２００の中心とエッチ
面１０４との間の距離である、残差ＲＥＳを用いて測定することができる。ＲＥ
Ｓは約３５０から５５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。

【００４５】レーザ１００の長さ方向に沿うリッジ１０２の幅は一定ではない。図１に示さ
れるように、リッジ１０２は３つの区画：第１の領域１０６，第２の領域１０８
，及び第３の領域１１０として見ることができる。第１の領域１０６は、側縁が
実質的に平行であることが好ましい長さＬ１、及び幅Ｗ１を有する。本説明にお
いて“実質的に平行な側縁”とは、以降、側縁間の相対的発散が０．１°より小
さいことを意味する。第２の領域１０８は長さＬ２を有し、第１の領域１０６と
は違って、幅がＷ１に始まりＷ３まで増大する、発散型側縁を有する。第３の領
域１１０は、側縁が実質的に平行であることが好ましい長さＬ３、及び幅Ｗ３を
有する。図１に示されるように、Ｗ３はＷ１より大きい。

【００４６】上述したように、レーザデバイス１００の励起のためのオーミックコンタクト
を実現するために、リッジ１０２の全表面はｐ型ドープすることができる。ある
いは、いくつかの領域を励起されないままにすることでコンタクトを施すことが
できる。レーザ素子１００に好ましい励起方式においては、幅がＷ１及びＷ３の
“Ｔ”型励起電極１１となるようにドーピングが施され、リッジ１０２の発散領
域は励起されない。図３は、リッジ１０２の一部分を励起する“Ｔ”形励起電極
３０２をもつ、そのようなドーピング形状を示す。この形状において、広幅領域
１１０及び挟幅領域１０６の全領域が励起されるが、テーパ付領域１０８は一部
分しか励起されない。代替様式において、励起は、挟幅領域１０６の幅を有し、
テーパ付領域１０８及び広幅領域１１０を通って延びる、ストライプだけでおこ
り得る。本発明の範囲を逸脱することなく、様々な励起様式を採用し得ることは
当然である。

【００４７】リッジ１０２の挟幅領域１０６に隣接するファセット１１２は、リッジ１０２
に対して垂直であり、８５％より高い反射率を得るため、誘電体膜の被着による
高反射コーティングが施される。広幅領域１１０に隣接するファセット１１４は
、リッジ１０２に対して垂直であり、２０％より低く、好ましくは１５％より低
い、例えば約９％の反射率を得るため、誘電体膜の被着による低反射コーティン
グが施される。よって、高反射ファセット１１２(“背面ファセット”)と低反射
ファセット１１４(“前面ファセット”)によりキャビティが定められる。電流注
入により、キャビティ内でレーザ光を発生し、適切に増幅することができる。縦
方向では、屈折率がＧＲＩＮ領域２００(図２参照)で高くなっているから、その
ようなレーザ光は実質的にＧＲＩＮ領域２００自体に閉じ込められ、最大強度は
活性層２００ａに一致する。

【００４８】水平(横)方向においては、実効屈折率プロファイルの横方向変動を誘起するリ
ッジ１０２の存在により、光導波区画が生じる。この結果、実効屈折率プロファ
イルはリッジ１０２自体の下で高く、残りの領域では低い。そのような効果は、
屈折率導波機構として知られている。すなわち、横方向では、レーザ光が実質的
にリッジ１０２の下の領域に閉じ込められる。詳しくは、横方向でレーザの単一
モード動作を得るに適する屈折率段差が得られるように、リッジ１０２の高さを
定める残差ＲＥＳの量が選ばれる。さらに、電流注入による励起が利得導波を生
じさせる。レーザの出力ファセットは、広幅領域１１０に隣接する前面ファセッ
ト１１４である。レーザの発光波長は約９８０ｎｍであることが好ましい。

【００４９】代替形態において、既知の技法にしたがい、レーザの構造、例えば縦方向構造
及び活性材料を適切に選択することにより、本発明のレーザを別の波長、例えば
約１４８０ｎｍで発光するように適合させることができる。

【００５０】レーザ１００は、単一モードファイバ(図１に示されていない)にレーザ１００
を結合することによりピグテイル処理される。ファイバのレーザに向かう末端上
に、発散を縦方向でのみ補償するために、補正円柱レンズが形成される。横方向
には補助光学系が用いられず、代わりにバットカプリングが用いられる。この構
成において、リッジ１０２の第３の領域１１０の幅Ｗ３は、単一モードファイバ
のモードフィールド径(ＭＦＤ)と同等とすべきである。発光波長において単一モ
ードとなるファイバをレーザとの結合に用いることが好ましい。一般に、Ｗ３は
約５から２０μｍの範囲で選ばれる。波長に依存して、Ｗ３の値は、ＭＦＤ±４
０％ＭＦＤで定められる範囲で選ばれることが好ましい。Ｗ３は、ＭＦＤ±１５
％ＭＦＤで定められる範囲で選ばれることがさらに好ましい。

【００５１】約９８０ｎｍの発光波長に対しては、ＭＦＤ値が約８〜８．５μｍの単一モー
ドファイバを有益に用いることができる。この場合Ｗ３の値は、好ましくは約５
から１１μｍ、さらに好ましくは約７から９μｍの範囲で選ばれる。

【００５２】図４はリッジ１０２を、長さ方向(Ｚ)及び横方向(Ｘ)について関係する幾何学
的形状パラメータとともに示す。３つの領域１０６，１０８及び１１０は相異な
る役割をもち、出願人は、以下に説明するように、この構造の電気光学性能を劣
化させずに高パワーのレーザ発振を得るためには、３つの領域の幾何学的寸法を
慎重に決定しなければならないことを見いだした。高パワーは一般に、約１００
ｍＷより大きいと見なされている。

【００５３】第１の領域１０６は、レーザの動作中に横方向での単一モード選択を提供し、
よって第１の領域１０６は“単一モード領域”と称される。レーザの単一モード
動作は、第１に、リッジ１０２の高さにより制御される。高パワーにおいては、
キャビティ内でのレーザ光発振中に高次モードが起発されることが可能であり、
レーザに結合された単一モードファイバへのエネルギー結合を最大にするために
は、このような高次モードの伝搬が回避されなければならない。よって、単一モ
ード領域１０６は、高次モードを効率的に除去するため、すなわち高効率モード
フィルタとして作用するために、十分に狭く、十分に長くしなければならない。
他方で、単一モード領域１０６の幅は、良好なオーミックコンタクト及び適度に
低い電流密度を提供するに十分にとるべきである。

【００５４】単一モード領域１０６の幅Ｗ１は、考慮している好ましい発光波長範囲に対し
て３から５μｍの範囲で選ばれ得ることが好ましい。長さＬ１に関しては、出願
人により実施されたコンピュータシミュレーションが、高パワーにおいて安定な
レーザ発振作用を得るためには、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３をキャビティ全長として
、単一モード領域１０６の長さＬ１を好ましくは約０．４Ｌより大きくすべきで
あることを示した。この値より小さいＬ１では、モード選択性が劣る結果になり
得る。

【００５５】発散領域１０８は、キャビティ内を伝搬する単一モードの拡幅及び増幅を提供
し、よって、キャビティに沿い出力ファセットに向かうパワー密度が低められ、
同時に全光パワーが高められる。拡幅は断熱的に、すなわち高次モードへのエネ
ルギー結合はなしに、得られなければならない。断熱条件は、伝搬モードの横方
向寸法に依存する、発散領域１０８の発散角θを非常に小さな値に制限する。発
散領域１０８は“断熱領域”と称することができる。考慮している波長範囲に対
しては、約２．５°より小さい角度が好ましい。角度θは約１．５°より小さい
ことがさらに好ましい。角度θは１°より小さいことがさらに一層好ましい。発
散領域１０８の側縁を、拡幅が断熱的に行われる限り、図４に示される直側縁と
は異なる、別の様式になし得ることは、当業者であれば容易に理解できる。発散
領域１０８の長さは１００μｍより大きいことが好ましい。

【００５６】レーザの出力ファセットに隣接する広幅平行領域１１０は、モードの増幅を提
供し、断熱領域１０８が出力ファセットで終端する実施形態に対するいくつかの
利点を達成する。考慮している波長範囲に対し、Ｗ３は５から１１μｍの範囲に
あることが好ましい。Ｗ３は７から９μｍの範囲にあることがさらに好ましい。

【００５７】第１の利点は、製造プロセスが簡易化されることである。

【００５８】図５を参照すれば、少なくとも２つのデバイスを形成できる長いチップ５００
または５０２から出発してレーザを作成できる。次いで、２つのレーザを分離す
るために劈開作業を行うことができる。チップ５００は広幅平行領域をもたず、
合体する２つのフレア形領域がある場合、動作可能なデバイスを確保するために
は劈開が精確でなければならない。例えば、チップ５００に対する劈開が２つの
フレア形領域の合体線に精確に一致しなければ、区画(１)は使用可能であり得る
が、区画(２)は、相方とはかなり異なる、許容できない形状寸法をもつ。他方で
、長いチップ５０２が広幅平行領域をもつ場合、劈開にはより大きい許容度が許
され、よって製造歩留が高くなる。長いチップ５０２を用いる本発明の実施形態
に同じ不正確な劈開を施せば、若干異なるが実質的には同じ特性をもつデバイス
(３)及び(４)が得られる。

【００５９】図６Ａ〜Ｄ及び７Ａ〜Ｄは、様々な形状のリッジ型レーザに関するコンピュー
タシミュレーションの結果を報告する。図６Ａ〜Ｄに報告される結果は、キャビ
ティ全長Ｌを７５０μｍ、発散領域１０８の長さＬ２を２００μｍ、光導波区画
の屈折率段差を０．００３、励起電流を３５０ｍＡとして得られた。単一モード
領域の幅Ｗ１は４．６μｍ、一方広幅領域の最大幅Ｗ３は９μｍとした。図６Ａ
及び６Ｃは、単一モード領域長Ｌ１をそれぞれ４００μｍ及び２００μｍとして
得られた、ＧＲＩＮ領域平面における電磁場の等高線図を示す。図からわかるよ
うに、２００μｍをこえる長さにより、安定なレーザ発振作用を得るに望ましい
寸法が得られている。同じ結果が、横方向におけるファーフィールドの挙動をそ
れぞれＬ１＝４００μｍ及びＬ１＝２００μｍについてプロットした、図６Ｂ及
び６Ｄを比較することによりわかる。図６Ｂでは安定なプロファイルが見られる
が、図６Ｄでは、モード選択性が劣り、対応して高次モードにエネルギーが結合
することによる、望ましくない発振が示される。

【００６０】図７Ａ〜Ｄの結果は、キャビティ全長Ｌを１５００μｍ、テーパ付領域長Ｌ２
を２００μｍ、光導波区画の屈折率段差を０．００３、励起電流を６５０ｍＡと
して得られた。単一モード領域の幅Ｗ１は４．６μｍ、一方広幅領域の最大幅Ｗ
３は９μｍとした。図７Ａ及び７Ｂは、単一モード領域長Ｌ１を９００μｍとし
て得られた、それぞれＧＲＩＮ領域平面及び出力ファセット上の横方向における
結果のプロットである。図からわかるように、非常に安定したレーザ発振作用が
得られている。図７Ｃ及び７Ｄは、単一モード領域長Ｌ１を４００μｍとして得
られた、対応する結果のプロットである。図からわかるように、望ましくない発
振が生じている。好ましくは、単一モード領域１０６の幅が狭いことによる高ピ
ークパワー密度を回避するために、長さＬ１は約０．８Ｌより小さくするべきで
ある。

【００６１】電気抵抗及び熱抵抗に関する限り、広幅平行領域１１０をより長くすれば、断
熱領域１０８及び広幅平行領域１１０の両者からなる大きな断面積により、非常
に小さな値を得ることができる。固定されたキャビティ全長Ｌ並びに幅Ｗ１及び
Ｗ３の値に対し、本発明の好ましい実施形態(例：図５の(３)及び(４))は、断熱
領域が出力ファセットで終端するデバイス(例：図５の(１))に比較して、より大
きな断面積を有する。すなわち、本発明のデバイスでは電気抵抗が減少する。ま
た、断熱領域１０８に続く広幅平行領域１０８をリッジ１０２に有する、好まし
いデバイスでは熱抵抗も減少する。熱抵抗は：

【数１】として定義される。ここで、ΔＴはデバイスの活性領域２００と基板２０４との
間の温度差、Ｐ_散失は動作中の散失パワーである。熱抵抗が低いほど、動作温度
が低くなる。一般的に言って、動作温度が低いほど、温度効果により誘起される
横方向での屈折率プロファイルエンハンスメントが対応して弱くなり、高パワー
が関与するときに高次モードを起発する確率が低くなるから、有利である。さら
に、動作温度が低くなればデバイスの信頼性が高くなる。出願人は、本発明のレ
ーザが思いがけなくも、出力ファセット１１４に隣接する広幅平行領域１１０の
存在により、低動作温度の有益な効果を強めることを見いだした。

【００６２】図８及び９は、リッジに相異なる幾何学的構造を仮定した３種のレーザ：(a)
リッジに発散領域をもたない従来の構造を有するレーザ；(ｂ)断熱領域の広幅領
域が出力ファセットで終端する、従来の構造を有するレーザ；及び(ｃ)断熱領域
の広幅領域及び出力ファセットに隣接する広幅平行領域をもつ本発明にしたがう
レーザについて実行された、シミュレーションの結果を報告する。これら３つの
レーザについては、縦方向構造も、リッジ高さ、出力パワー及びデバイス長も、
同じとした。単一モード領域の幅Ｗ１(レーザ(a)については、この幅が全リッジ
幅に相当する)は４．６μｍとした。レーザ(ｂ)及び(ｃ)については、断熱領域
の最大幅Ｗ３を９μｍとした。レーザ(ｃ)については、この幅が出力ファセット
１１４に隣接する広幅平行領域１１０の幅に相当する。表１に、様々な領域の幾
何学的寸法を要約してある。

【００６３】

【表１】表からわかるように、レーザ(ｂ)及び(ｃ)については同じ単一モード領域長Ｌ１
を用いた。

【００６４】図８Ａ及び８Ｂは、全長Ｌ＝１２５０μｍのデバイスについての結果を報告す
る。図８Ａは３つのレーザについての、出力ファセットにおける横方向Ｘ(図４
参照)での活性層内の(基板２０４の温度に相当する、レーザ自体の下におかれた
ペルチェセルの温度に対する)温度プロファイルのプロットである。図８Ｂは、
キャビティに沿う長さ方向Ｚ(図４参照)における活性層内の温度プロファイルの
プロットである。

【００６５】図８Ａに示されるように、レーザ(ｂ)及び(ｃ)はいずれも、パワー密度が低い
ことにより、レーザ(ａ)のプロファイルより大きなプロファイルを有する。それ
にもかかわらず、レーザ(ｂ)は実質的にレーザ(ａ)と同じ温度エンハンスメント
を有し、一方レーザ(ｃ)はかなり低いピークを有する。低減量が２５％であるこ
とに注意すべきである。このかなりの温度低下により、先に述べたように、高次
モードを励起することなく高パワー動作が可能となる。

【００６６】図８Ｂに示されるように、レーザ(ｂ)及び(ｃ)はいずれもレーザ(ａ)よりも低
下したプロファイルを有するが、レーザ(ｃ)はキャビティ全体に沿って最低の温
度を有し、かなりの温度低下を示している。ｚ方向にキャビティに沿う温度は、
出力ファセットに隣接する領域で特に低下している。

【００６７】デバイスの全長を１５００μｍとして得られた、図８Ａ〜８Ｂに対応するデー
タのプロットである図９Ａ〜９Ｂには、さらに一層強められた結果が示される。
表２に、様々な領域の幾何学的寸法を要約してある。

【００６８】

【表２】表１と表２との間の比較によりわかるように、４００μｍではなく６５０μｍで
ある、広幅平行領域１１０の長さＬ３だけが、レーザ(ｃ)における違いである。
図９Ａ〜９Ｂに示されるように、横方向及び長さ方向のいずれにおいても、温度
の低下はＬ３が長くなるとさらに一層顕著である。図１０Ａ及び１０Ｂは、図９
Ａ及び９Ｂと同じレーザについての、キャビティピークに沿うピークパワープロ
ファイルのプロットである。試料レーザ(ｃ)についての、出力ファセットに隣接
する広幅平行領域１１０の有益な効果は、より低いピークパワー密度を得ること
に対しても明白である。

【００６９】温度プロファイル及びピークパワープロファイルに関する有益な結果が、広幅
平行領域をレーザの出力ファセットに隣接させる、すなわちパワーが高い領域に
配するという適切な選択によるものであることに注意すべきである。このような
結果は、横方向寸法が小さいスポットサイズを有する高パワー単一モードレーザ
に対して重要である。このタイプのレーザにより、横方向でのバットカプリング
による単一モードファイバへの効率的な接続が可能になる。横方向寸法がより大
きい(考慮している発光波長範囲において２０μｍまたはそれより大きい)レーザ
については、温度プロファイル及びピークパワープロファイルへの効果は、スポ
ット面積がより大きいことからパワー密度が低下するという事実により、弱めら
れる。

【００７０】出願人は、本発明による効果が認められるためには、出力ファセットに隣接す
る広幅平行領域の長さＬ３を、好ましくは少なくとも２０μｍとすべきであるこ
とも見いだした。有益であるためには、広幅平行領域長Ｌ３を少なくとも０．０
４Ｌとすべきである。さらに好ましくは、広幅平行領域長Ｌ３を少なくとも０．
１Ｌとすべきである。さらに一層好ましくは、広幅平行領域長Ｌ３を少なくとも
０．２Ｌとすべきである。

【００７１】様々な条件(２００ｍＷから３５０ｍＷにわたる出力パワー、２５℃から７５
℃の外装温度、約９８０ｎｍの発光波長)で試験した、３００をこえる本発明に
したがう、全長が７５０μｍの、フレア形デバイスについて収集された信頼性デ
ータは、本発明にしたがうフレア形構造により、同じ条件(出力パワー、外装温
度)で動作する、キャビティ長Ｌが同じでフレア構造をもたない従来のレーザで
得られた値に比べて４０％よりさらに低い(ＦＩＴ単位の)故障率を達成できるこ
とを示した。この結果は、信頼性がコンポーネントの最重要課題である用途(例
：海中用途)に対して特に重大な意義をもつ。

【００７２】出力ファセットに隣接する広幅平行領域のその他の利点は、レーザの出力ファ
セットから放出されるビームの光学特性に関する。

【００７３】図１１は出力ファセットにおけるビーム強度プロファイルのプロットを示す。
詳しくは、実線１１０２は、本発明にしたがうＬ１＝４００μｍ、Ｌ２＝２００
μｍ、Ｌ３＝１５０μｍのレーザのビーム強度プロファイルを表わす。破線１１
０４は、(上記のレーザ(ｂ)のような)出力ファセットまで続く発散断熱区画をも
つ、Ｌ１＝４００μｍ及びＬ２＝３５０μｍのレーザのビーム強度プロファイル
を表わす。いずれのレーザにおいても、Ｗ１＝４．６μｍ及びＷ３＝９μｍであ
る。図１１に示されるように、本発明にしたがうレーザに対するビーム強度プロ
ファイル１１０２はより低く、より幅が広い。これに対応して、高パワーが関与
する場合に、破滅的な光学ミラー損傷(ＣＯＭＤ)を回避するために有益な、出力
ファセットにおけるパワー密度の低下が得られる。

【００７４】図１２は、図１１について論じたレーザの出力ファセットにおけるビームの位
相プロファイルのプロットである。図から明らかなように、本発明のレーザに対
するビームの位相プロファイル１２０２(実線)は、発散領域はもつが広幅平行領
域１１０はもたない従来のレーザに対する位相プロファイル１２０４(破線)に比
べて平坦化されている。言い換えれば、本発明にしたがうレーザは非点収差がよ
り小さい。非点収差が小さいほどパワーのファイバへの結合の効率をより高くで
き、よって結合における補助光学系が不要になるので、上記の様相は極めて重要
である。さらに、キャビティの低反射ファセットで反射されて戻るレーザ光部分
が平坦な波面を有し、よってキャビティ自体において極めて急速に結合すること
になるので、キャビティ内において有益な効果がある。他方で、非点収差をもつ
ビームは低反射面における後方反射後に、キャビティ内での結合の効率が低い発
散波面をもたらし、よってキャビティ自体内でのビームの位相安定化が遅れる。

【００７５】下表３に、約９８０ｎｍの波長で発光する本発明のレーザの構造の有用な例の
幾何学的寸法を報告する。このようなレーザは１５０ｍＷよりかなり高いパワー
をファイバに結合できる。

【００７６】

【表３】本明細書で説明した半導体レーザ素子は一般に、エルビウムドープ光ファイバ
増幅器またはレーザに対する励起レーザとして用いることができる。本説明の教
示にしたがうことにより、また既知の技法にしたがって縦方向構造及び材料を選
択することにより、当業者であれば、他の希土類元素がドープされた活性ファイ
バに対する励起源を提供するために、他の特定の波長における高パワーレーザ発
光を達成することができる。説明したレーザは、とりわけ、増幅され得るチャネ
ルの数を増加させることができる、増幅器利得及び／または増幅器出力パワーを
高め得るという点において、既存の光ファイバ増幅器の能力を増進できる。さら
に、本発明のレーザは高い信頼性を有し、よって海中光増幅器の励起に特に有益
なレーザとなる。

【００７７】当業者には知られているように、光増幅器は一般に１つまたはそれより多くの
励起レーザ及び１つまたはそれより多くのエルビウムドープ活性ファイバまたは
、一般には、希土類元素ドープ活性ファイバを備える。１つまたは複数の励起レ
ーザは、１つまたはそれより多くのダイクロイックカプラー、例えば融着ファイ
バカプラーまたは微小光学カプラーにより、１つまたは複数のファイバに結合さ
れる。海中遠距離通信システムに用いるための光増幅器は一般に、気密の防水容
器に封入される。

【００７８】本発明の範囲または精神を逸脱することなく開示されたプロセス及び作成物に
様々な改変及び変形がなされ得ることは、当業者には明らかであろう。本明細書
の考察及び本明細書に開示された本発明の実施から、本発明のその他の実施形態
が当業者には明らかであろう。例えば、上記説明にしたがう幾何学的構造をもつ
導波区画を有する、利得導波機構を用いるストライプ型レーザを達成できる。別
の例として、無反射(ＡＲ)コーティングをファセットに施すことにより、上述し
たような幾何学的構造をもつ半導体増幅器を実現できる。増幅器の場合には、い
ずれのファセットも光ファイバでピグテイル処理されることが好ましい。後方反
射を低減するために、傾斜(すなわち、リッジに垂直ではない)ファセットをさら
に取り入れ得ることが好ましい。

【００７９】本明細書及び例は典型例でしかないと見なされるべきであり、本発明の真の範
囲は特許請求の範囲で示されることは当然である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に整合する半導体レーザを示す斜視図

【図２】本発明に整合する半導体レーザの縦型積層構造の断面図並びに縦型積層構造の
エネルギーギャップ及び屈折率の変化の略図

【図３】リッジの一部分を励起するための“Ｔ”形コンタクトを有する、図１の半導体
レーザ内のリッジの部分平面図

【図４】図１の半導体レーザ内のリッジの部分平面図

【図５】製造プロセス中に劈開を受けている、図１の半導体レーザ内のリッジの部分平
面図

【図６Ａ】リッジの全長が７５０μｍ、リッジの断熱領域長が２００μｍ及び励起電流が
３５０ｍＡのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が４００μｍの場合
の、電磁場の等高線図

【図６Ｂ】リッジの全長が７５０μｍ、リッジの断熱領域長が２００μｍ及び励起電流が
３５０ｍＡのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が４００μｍの場合
の、ファーフィールドプロファイル

【図６Ｃ】図６Ａ〜６Ｂのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が２００μｍの
場合の、電磁場の等高線図

【図６Ｄ】図６Ａ〜６Ｂのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が２００μｍ
の場合の、ファーフィールドプロファイル

【図７Ａ】リッジの全長が１５００μｍ、リッジの断熱領域長が２００μｍ及び励起電流
が６５０ｍＡのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が９００μｍの場
合の、電磁場の等高線図

【図７Ｂ】リッジの全長が１５００μｍ、リッジの断熱領域長が２００μｍ及び励起電流
が６５０ｍＡのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が９００μｍの場
合の、ファーフィールドプロファイル

【図７Ｃ】図７Ａ〜７Ｂのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が４００μｍの
場合の、電磁場の等高線図

【図７Ｄ】図７Ａ〜７Ｂのリッジ型レーザの、リッジの単一モード領域長が４００μｍの
場合の、ファーフィールドプロファイル

【図８Ａ】リッジ全長が１２５０μｍの、３つの代表的レーザに対する、活性層内の横方
向温度プロファイルのプロット

【図８Ｂ】リッジ全長が１２５０μｍの、３つの代表的レーザに対する、活性層内の長さ
方向温度プロファイルのプロット

【図９Ａ】リッジ全長が１５００μｍの、３つの代表的レーザに対する、活性層内の横方
向温度プロファイルのプロット

【図９Ｂ】リッジ全長が１５００μｍの、３つの代表的レーザに対する、活性層内の長さ
方向温度プロファイルのプロット

【図１０Ａ】図８Ａ〜８Ｂの３つの代表的なレーザに対する、キャビティに沿う長さ方向ピ
ークパワープロファイルのプロット

【図１０Ｂ】図９Ａ〜９Ｂの３つの代表的なレーザに対する、キャビティに沿う長さ方向ピ
ークパワープロファイルのプロット

【図１１】従来のレーザと比較した、本発明に整合するレーザに対する、出力ファセット
におけるビーム強度プロファイルのプロット

【図１２】従来のレーザと比較した、本発明に整合するレーザに対する、出力ファセット
におけるビームの位相プロファイルのプロット

【符号の説明】

１００半導体レーザ素子１０２リッジ１０６挟幅領域１０８発散領域１１０広幅平行領域１１４出力ファセット２００ＧＲＩＮ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者モラスカ，サルヴァトーレイタリア国Ｉ−22100 コモヴィアメンタナ 11 (72)発明者トレッツィ，フィオレンツォイタリア国Ｉ−20040 アグリアテヴィアモンヴィソ 20 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA46 AA61 AA73 AA74 AA83 AA89 BA03 CA07 EA19 EA24 EA29 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】背面ファセットと前面ファセットとの間に長さ方向に延びる
長さがＬの光導波区画を備え、前記光導波区画が：単一モード伝搬光を導波するための、前記背面ファセットに隣接する、幅がＷ
１で長さがＬ１の、実質的に平行な側縁を有する挟幅部分；前記単一モード伝搬光を断熱的に拡幅するための、幅がＷ１からＷ３まで広が
る、長さがＬ２の発散部分；を含む、単一モード高パワーレーザ光を放出するための半導体素子において：前記長さＬ１が０．４Ｌより大きく；前記光導波区画が、前記前面ファセットに隣接する、幅がＷ３で、長さが２０
μｍより大きいＬ３の、実質的に平行な側縁を有する広幅部分を含み；前記幅Ｗ
３が５から２０μｍの範囲にある；ことを特徴とする半導体素子。
【請求項２】前記背面ファセットに高反射コーティングが施され、前記前
面ファセットに低反射コーティングが施されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体素子。
【請求項３】前記前面ファセット及び背面ファセットのいずれにも無反射
コーティングが施されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項４】前記放出レーザ光の波長が約９８０ｎｍであることを特徴と
する請求項１記載の半導体素子。
【請求項５】前記幅Ｗ３が５から１１μｍの範囲にあることを特徴とする
請求項４記載の半導体素子。
【請求項６】前記幅Ｗ１が３から５μｍの範囲にあることを特徴とする請
求項４記載の半導体素子。
【請求項７】前記長さＬ３が少なくとも０．０４Ｌであることを特徴とす
る請求項１記載の半導体素子。
【請求項８】前記長さＬ３が少なくとも０．１Ｌであることを特徴とする
請求項７記載の半導体素子。
【請求項９】前記長さＬ１が０．８Ｌより小さいことを特徴とする請求項
１記載の半導体素子。
【請求項１０】前記長さＬ２が１００μｍより大きいことを特徴とする請
求項１から９のいずれか１項記載の半導体素子。
【請求項１１】前記発散部分が、発散角が２．５°より小さい、直側縁を
有することを特徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項１２】前記放出レーザ光の波長が約１４８０ｎｍであることを特
徴とする請求項１記載の半導体素子。
【請求項１３】縦方向に複数の層を含むことを特徴とする請求項１記載の
半導体素子。
【請求項１４】リッジが前記複数の層の上部層の内の少なくとも１つに定
められ、前記リッジにより前記光導波区画が定められることを特徴とする請求項
１３記載の半導体素子。
【請求項１５】請求項１３及び１４の内の少なくとも１つに記載の半導体
素子において：上面及び下面を有する活性層；前記活性層の前記上面及び下面のそれぞれに重なる、屈折率がｎの、コア層；
ここでｎは前記活性層からの距離とともに低下する；前記コア層のそれぞれに重なるクラッド層；前記クラッド層の内の１つに重なる上部薄層、及び前記クラッド層の内の別の
１つに重なる基板層；を含むことを特徴とする半導体素子。
【請求項１６】前記リッジの表面に重ねて定められる励起電極を含むこと
を特徴とする請求項１３記載の半導体素子。
【請求項１７】前記励起電極が前記リッジの全表面に重ねて定められるこ
とを特徴とする請求項１６記載の半導体素子。
【請求項１８】前記励起電極がＴ字形であり、前記光導波区画の前記挟幅
部分及び発散部分に重なる幅Ｗ１及び前記光導波区画の前記広幅部分に重なる幅
Ｗ３を有することを特徴とする請求項１６記載の半導体素子。
【請求項１９】背面ファセットと前面ファセットの間に長さ方向に延びる
長さがＬの光導波区画を含み、前記光導波区画が：単一モード伝搬光を導波するための、前記背面ファセットに隣接する、幅がＷ
１で長さがＬ１の、実質的に平行な側縁を有する挟幅部分；前記単一モード伝搬光を断熱的に拡幅するための、幅がＷ１からＷ３まで広が
る、長さがＬ２の、発散部分；を含む、単一モード高パワーレーザ光を放出するためのピグテイル処理された半
導体素子において：前記半導体素子が、モードフィールド径ＭＦＤを有する単一モードファイバに
結合され；前記長さＬ１が０．４Ｌより大きく；前記光導波区画が、前記前面ファセットに隣接する、幅がＷ３で、長さが２０
μｍより大きいＬ３の、実質的に平行な側縁を有する広幅部分を含み；前記幅Ｗ３が０．６ＭＦＤから１．４ＭＦＤの範囲にある；ことを特徴とするピグテイル処理された半導体素子。
【請求項２０】前記単一モードファイバとの前記結合がバットカプリング
であることを特徴とする請求項１９記載のピグテイル処理された半導体素子。
【請求項２１】希土類元素ドープ光ファイバ、励起光を提供するための請
求項１９記載のピグテイル処理された半導体素子、及び前記励起光の前記希土類
元素ドープ光ファイバへの結合に適するダイクロイックカプラーを備えることを
特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項２２】防水容器をさらに備え、前記希土類元素ドープ光ファイバ
、ピグテイル処理された半導体素子及びダイクロイックカプラーが前記容器に封
入されていることを特徴とする請求項２１記載の光ファイバ増幅器。