JPH06310801A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH06310801A JPH06310801A JP9942193A JP9942193A JPH06310801A JP H06310801 A JPH06310801 A JP H06310801A JP 9942193 A JP9942193 A JP 9942193A JP 9942193 A JP9942193 A JP 9942193A JP H06310801 A JPH06310801 A JP H06310801A
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- JP
- Japan
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- mode
- waveguide
- semiconductor laser
- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振に必要な利得を各モードで変えることに
より、導波路幅を広げた多モード光導波路を用いた半導
体レーザにおいても、単一モード発振するようにして、
高出力な単一モード半導体レーザを実現する。 【構成】 横方向に屈折率を変化させた多モードの光導
波路を持ち、かつ回折格子による光帰還を利用した半導
体レーザにおいて、選択したモードの光強度が最大とな
る部分にのみ前記回折格子を設けることにより、前記選
択したモードの光帰還量を他のモードより大きくし、前
記選択したモードでのみ発振するようにしたことを特徴
とする。
より、導波路幅を広げた多モード光導波路を用いた半導
体レーザにおいても、単一モード発振するようにして、
高出力な単一モード半導体レーザを実現する。 【構成】 横方向に屈折率を変化させた多モードの光導
波路を持ち、かつ回折格子による光帰還を利用した半導
体レーザにおいて、選択したモードの光強度が最大とな
る部分にのみ前記回折格子を設けることにより、前記選
択したモードの光帰還量を他のモードより大きくし、前
記選択したモードでのみ発振するようにしたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に高出力単一モード半導体レーザに関するものであ
る。
特に高出力単一モード半導体レーザに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを高出力化する場合、次の
２つの問題が生じる。 素子端面の光密度の上昇により端面破壊が起こる。 素子内部の光密度と電流密度の上昇により素子寿命が
短くなる。
２つの問題が生じる。 素子端面の光密度の上昇により端面破壊が起こる。 素子内部の光密度と電流密度の上昇により素子寿命が
短くなる。
【０００３】これらの問題を解決するために、発光領域
を広くし、光密度と電流密度を低減すればよく、実際に
光導波路幅の広い高出力半導体レーザが作製されてい
る。
を広くし、光密度と電流密度を低減すればよく、実際に
光導波路幅の広い高出力半導体レーザが作製されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導波路
幅を広げると、光導波路は多モードとなるため、特に高
出力動作時に半導体レーザは多モード発振となり、単一
モード発振が要求される場合の問題となる。
幅を広げると、光導波路は多モードとなるため、特に高
出力動作時に半導体レーザは多モード発振となり、単一
モード発振が要求される場合の問題となる。
【０００５】本発明は、上記従来技術の課題を踏まえて
成されたものであり、発振に必要な利得を各モードで変
えることにより、導波路幅を広げた多モード光導波路を
用いた半導体レーザにおいても、単一モード発振するよ
うにして、高出力な単一モード半導体レーザを提供する
ことを目的としたものである。
成されたものであり、発振に必要な利得を各モードで変
えることにより、導波路幅を広げた多モード光導波路を
用いた半導体レーザにおいても、単一モード発振するよ
うにして、高出力な単一モード半導体レーザを提供する
ことを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、横方向に屈折率を変化させた多モー
ドの光導波路を持ち、かつ回折格子による光帰還を利用
した半導体レーザにおいて、選択したモードの光強度が
最大となる部分にのみ前記回折格子を設けることによ
り、前記選択したモードの光帰還量を他のモードより大
きくし、前記選択したモードでのみ発振するようにした
ことを特徴とする。
の本発明の構成は、横方向に屈折率を変化させた多モー
ドの光導波路を持ち、かつ回折格子による光帰還を利用
した半導体レーザにおいて、選択したモードの光強度が
最大となる部分にのみ前記回折格子を設けることによ
り、前記選択したモードの光帰還量を他のモードより大
きくし、前記選択したモードでのみ発振するようにした
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、導波路幅の広い多モードの光
導波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモー
ドの光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けるこ
とにより、選択したモードでのみ発振させることができ
る。
導波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモー
ドの光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けるこ
とにより、選択したモードでのみ発振させることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の半導体レーザの一実施例であり、単一量子
井戸分布帰還型レーザを例にした半導体層構造を示す斜
視断面構成図である。図１において、半導体層構造は、
上側から、 １１：ｐ型ＧａＡｓキャップ層［０．３μｍ］ １２：ｐ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層［１．５μ
ｍ］ １３：ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓガイド層［３０ｎｍ］ １４：ｐ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓキャリアブロック層
［２０ｎｍ］ １５：アンドープＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（Ｘ＝０．６−
０．３）ＧＲＩＮ（gradedindex）層［１５０ｎｍ］ １６：アンドープＧａＡｓ量子井戸層［１０ｎｍ］ １７：アンドープＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（Ｘ＝０．３−
０．６）ＧＲＩＮ層［１５０ｎｍ］ １８：ｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層［１．５μ
ｍ］ １９：ｎ型ＧａＡｓバッファー層［０．５μｍ］ ２０：ｎ型ＧａＡｓ基板 である。
１は本発明の半導体レーザの一実施例であり、単一量子
井戸分布帰還型レーザを例にした半導体層構造を示す斜
視断面構成図である。図１において、半導体層構造は、
上側から、 １１：ｐ型ＧａＡｓキャップ層［０．３μｍ］ １２：ｐ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層［１．５μ
ｍ］ １３：ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓガイド層［３０ｎｍ］ １４：ｐ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓキャリアブロック層
［２０ｎｍ］ １５：アンドープＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（Ｘ＝０．６−
０．３）ＧＲＩＮ（gradedindex）層［１５０ｎｍ］ １６：アンドープＧａＡｓ量子井戸層［１０ｎｍ］ １７：アンドープＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ（Ｘ＝０．３−
０．６）ＧＲＩＮ層［１５０ｎｍ］ １８：ｎ型Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓクラッド層［１．５μ
ｍ］ １９：ｎ型ＧａＡｓバッファー層［０．５μｍ］ ２０：ｎ型ＧａＡｓ基板 である。
【０００９】また、図１において、２１：ＳｉＯ2 と２
２：リッジ構造は電流注入領域を制限するために設けら
れている。
２：リッジ構造は電流注入領域を制限するために設けら
れている。
【００１０】次に、図２は図１のガイド層１３のエッチ
ング形状を示している。図２において、横方向の屈折率
導波路３１と光帰還用の回折格子３２は、ガイド層１３
をエッチングすることにより形成される。
ング形状を示している。図２において、横方向の屈折率
導波路３１と光帰還用の回折格子３２は、ガイド層１３
をエッチングすることにより形成される。
【００１１】このような構成において、光導波路３１の
幅を１０μｍ、等価屈折率を３．３、横方向屈折率差を
０．００５とすると、この導波路には、０次から４次ま
での５つの横モードが存在することになる。これらのモ
ードの光強度分布を図３に示す。０次モードを選択的に
発振させる場合、図３（イ）に示す０次モードの光強度
分布が導波路中央部で最大となることから、図２に示す
ように、導波路中央部に回折格子を形成すればよい。こ
こで、中央部に形成する回折格子の幅を４μｍとした場
合の各モードの回折格子の結合係数の比を表１に示す。
幅を１０μｍ、等価屈折率を３．３、横方向屈折率差を
０．００５とすると、この導波路には、０次から４次ま
での５つの横モードが存在することになる。これらのモ
ードの光強度分布を図３に示す。０次モードを選択的に
発振させる場合、図３（イ）に示す０次モードの光強度
分布が導波路中央部で最大となることから、図２に示す
ように、導波路中央部に回折格子を形成すればよい。こ
こで、中央部に形成する回折格子の幅を４μｍとした場
合の各モードの回折格子の結合係数の比を表１に示す。
【００１２】
【００１３】表１に示すように、図２の構造により、０
次モードの結合係数を最大とすることができる。これに
より、０次モードの光帰還量が他のモードより大きくな
り、０次モードの発振閾値利得が下がり、０次モードで
単一モード発振することになる。
次モードの結合係数を最大とすることができる。これに
より、０次モードの光帰還量が他のモードより大きくな
り、０次モードの発振閾値利得が下がり、０次モードで
単一モード発振することになる。
【００１４】次に、０次モード以外を選択する場合も同
様に、各モードの光強度分布が最大となる部分に回折格
子を形成する。例えば、１次モードを選択する場合、図
３（ロ）に示す１次モードの光強度分布が最大となる２
つの部分に回折格子を形成すればよい。各回折格子幅を
２μｍ（２箇所あるので全回折格子幅は４μｍとなる）
とした場合の各モードの回折格子の結合係数の比を表２
に示す。
様に、各モードの光強度分布が最大となる部分に回折格
子を形成する。例えば、１次モードを選択する場合、図
３（ロ）に示す１次モードの光強度分布が最大となる２
つの部分に回折格子を形成すればよい。各回折格子幅を
２μｍ（２箇所あるので全回折格子幅は４μｍとなる）
とした場合の各モードの回折格子の結合係数の比を表２
に示す。
【００１５】
【００１６】表２に示すように、１次モードの結合係数
を最大とすることができる。これにより、１次モードの
光帰還量が他のモードより大きくなり、１次モードの発
振閾値利得が下がり、１次モードで単一モード発振する
ことになる。
を最大とすることができる。これにより、１次モードの
光帰還量が他のモードより大きくなり、１次モードの発
振閾値利得が下がり、１次モードで単一モード発振する
ことになる。
【００１７】同様に、２次モード〜４次モードでも単一
モード発振可能となる。
モード発振可能となる。
【００１８】なお、上記実施例においては、分布帰還型
レーザについて説明したが、この他にも分布反射型レー
ザなどの回折格子による光帰還を用いる半導体レーザで
あれば同様にできる。
レーザについて説明したが、この他にも分布反射型レー
ザなどの回折格子による光帰還を用いる半導体レーザで
あれば同様にできる。
【００１９】従来より、半導体レーザを高出力化する場
合、光密度と電流密度を低減するため、光導波路幅を広
げるが、この場合、多モードの光導波路となるため、単
一モード発振が得難くなる。そこで、単一モード発振が
必要な場合には、導波路幅を広くできず、これが最大出
力を制限している。
合、光密度と電流密度を低減するため、光導波路幅を広
げるが、この場合、多モードの光導波路となるため、単
一モード発振が得難くなる。そこで、単一モード発振が
必要な場合には、導波路幅を広くできず、これが最大出
力を制限している。
【００２０】本発明では、導波路幅の広い多モードの光
導波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモー
ドの光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けるこ
とにより、選択したモードでのみ発振させることができ
る。したがって、より広い幅の多モード光導波路を用い
た単一モード半導体レーザを実現でき、特に単一モード
半導体レーザの高出力化の効果を期待できる。
導波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモー
ドの光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けるこ
とにより、選択したモードでのみ発振させることができ
る。したがって、より広い幅の多モード光導波路を用い
た単一モード半導体レーザを実現でき、特に単一モード
半導体レーザの高出力化の効果を期待できる。
【００２１】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、導波路幅の広い多モードの光導
波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモード
の光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けること
により、選択したモードでのみ発振させることができる
半導体レーザを実現できる。
うに、本発明によれば、導波路幅の広い多モードの光導
波路を用いた半導体レーザにおいても、選択したモード
の光強度が最大となる部分にのみ回折格子を設けること
により、選択したモードでのみ発振させることができる
半導体レーザを実現できる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例であり、単一
量子井戸分布帰還型レーザを例にした半導体層構造を示
す斜視断面構成図である。
量子井戸分布帰還型レーザを例にした半導体層構造を示
す斜視断面構成図である。
【図２】図１のガイド層のエッチング形状を示す図であ
る。
る。
【図３】各横モードの光強度分布を示す図である。
１３ ガイド層 ３１ 屈折率導波路 ３２ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土橋 万知夫 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 横方向に屈折率を変化させた多モードの
光導波路を持ち、かつ回折格子による光帰還を利用した
半導体レーザにおいて、 選択したモードの光強度が最大となる部分にのみ前記回
折格子を設けることにより、前記選択したモードの光帰
還量を他のモードより大きくし、前記選択したモードで
のみ発振するようにしたことを特徴とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9942193A JPH06310801A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9942193A JPH06310801A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310801A true JPH06310801A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14247009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9942193A Pending JPH06310801A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310801A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158398A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザおよびその製造方法 |
| JP2002324948A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ及びレーザモジュール |
| WO2005060058A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
| JP2005183964A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Palo Alto Research Center Inc | Ｉｉｉ−ｖ半導体レーザダイオード |
| JP2006120923A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP2011135008A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP9942193A patent/JPH06310801A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158398A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザおよびその製造方法 |
| JP2002324948A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ及びレーザモジュール |
| JP2005183964A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Palo Alto Research Center Inc | Ｉｉｉ−ｖ半導体レーザダイオード |
| WO2005060058A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
| JP2006120923A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP2011135008A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
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