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JPS60101990A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

半導体レ−ザ素子

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Publication number
JPS60101990A
JPS60101990A JP58210369A JP21036983A JPS60101990A JP S60101990 A JPS60101990 A JP S60101990A JP 58210369 A JP58210369 A JP 58210369A JP 21036983 A JP21036983 A JP 21036983A JP S60101990 A JPS60101990 A JP S60101990A
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JP
Japan
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diffraction grating
light
optical
waveguide
semiconductor laser
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JP58210369A
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JPS649752B2 (ja
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Haruhisa Takiguchi
治久 瀧口
Shinji Kaneiwa
進治 兼岩
Kaneki Matsui
完益 松井
Mototaka Tanetani
元隆 種谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to US06/666,979 priority patent/US4658403A/en
Priority to EP84113356A priority patent/EP0141420B1/en
Priority to DE8484113356T priority patent/DE3482935D1/de
Publication of JPS60101990A publication Critical patent/JPS60101990A/ja
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、中−縦モードで発振する分布帰還＋＋Ｓう１
５たは分布ブラッグ反射形の半導体レーザ素子に関する
ものである。。
〈従来技術゛・ 光ファイバを利用した大容量で長距離の光伝送システム
にｔｊ４Ｊイ）イ１）壮光源あるいは計測作業にお番フ
る測定用光出力装置等として半導体レーザ装置を利用す
る場合には、半導体レーザ装置は単−縦モードで発振す
る動作特性を有することが望ましい。縦モードを１ｌｉ
−化した半導体レーザ孝子構造として従来最も優れてい
るものは、活性領域もしくは活性領域に近接して先広播
方向に周期的な凹凸形状の回折格ｒを・形成し、この回
折格子と光を結合させることＱこより回折格子のピッチ
と先導波路内部での先広１’ｉｌｉ　速度により決定さ
れる一定波長のレーザ発Ｊ）Ｊ（を得る構造であるとい
われている。
この構造は、回１）１格子を特定の波長の光のみ反射す
る反射器として用いる分布ブラッグ反射形と、特定の波
長の光について帰還を得る分布帰還形とに大別される。
従来の分布帰還形半導体レーザ素子の構造について第１
図及び第２図とともに説明する。第１図はＩｎＧａＡｓ
Ｐ系半導体レーザ素子の斜視図であり、第２図は第１図
の回折格子部分の拡大図である。
結晶成長面側に周期的な凹凸形状を形成した（００１）
面のｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型１ｎＧａＡｓＰの光ガイ
ド層２、ｎ型ＩｎＰ緩衝層（クラッド層）３、ノンドー
プＩｎＧａＡｓＰ活性層４、ｐ型１　ｎ　Ｉ’クラッド
層５、ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ層６．５ｉ０２から
成る電流狭窄用絶縁層７が順次積層され、これら積層体
を挾むようＱこｐ側電極８とｎ側電極９が被着形成され
ている。また襞間面（＋　１０）及び（＋１０）面でレ
ーザ光を出力する光射出面１０．Ｉ＋が構成される。回
折格子は光射出血１０，１１と平行方向に成形され、光
射出面１０．ＩＩ間で一定ビノチの波状配列体を形成し
ている。回ＩＪｔ格子の而１２は一般に（ＩＩＩ）Ａ面
である。
」−記構造の分布帰還形半導体レーザ素子は、発光領域
となる導波路内に設けられた回ＪＪ管格子が特定の波長
の光のみを選択的に反射することを利用して単一λ；’
ｔｉｌ−′１ニー　ド発振を得るものである。しかしな
がら、１）側寄、極８が両方の光射出面１０，１１間に
わたって連わ”、的に形成されていると、回」Ｊｊ格子
によって反１コ・１されない波長成分の不要光は、両方
の光射出面１０　、　Ｉ　１を共振端面とし、この端面
間で反射されて多重往復押動するいわゆるファブリペロ
−共振藷作用により光増幅されることとなり、このため
回折格子により定まる波長以外の光も誘導放射の条件を
満たして発振することとなる。従って、従来は上述の７
アブリペロ一共振器作用による発振を抑制するために、
共振端面１０，１１間で？ＩＬ極を一ノ除してギヤリア
の注入されない不通領域１３を形成する構造が採用され
ていた。このような構造とすることにより、不通領域１
３で電流が流れず１１旧＋７格子によって反射されなか
った光はこの部分て減衰され、これによってファブリペ
ロ−共振モードによる発振を抑制することができる。
しかしなから、光を減衰させる光吸収領域を形成すると
いう（１゛ｑ造では、発光領域と吸収領域の識別が困難
で作業性に欠けることや光を完全に減衰することができ
ないので７７ブリペυ−共振モードの発振を充分に防止
することができない等の欠点を有している。ところで回
折格子の面１２．１２’は通常（ＩＩＩ）Ａ、（ＩＩＩ
）Ａ面で構成される。Ｉ　ｎ　Ｐ等のせん亜鉛鉱型結晶
では表面エネルギーが（ＩＩＩ）Ａ、＞（００１）＞（
０１１）の順に大きいので、回折格ｆ・形成後光ガイド
層２以後の結晶成長過程で高温中に回折格子を形成した
結晶を放置すると、（Ｉｌｌ）Ａ、、（ＩＩＩ）Ａ面が
現われた周期的凸凹形状からｉ’ｌｉｉ次（００１）面
が現われ、極端な場合には周期的凸凹形状が全く消失す
ることがある。
以上詳述したように、従来の分布帰還形レーザ素子は、
フ７ブベロー共振モードが完全に抑制されないこと及び
回折格子が結晶成長前の高温保持中に消失する可能性が
あること等の問題点をイ」していた。
〈発明の目的〉 本発明は、上述の問題点に鑑み、分布ＪｉｉＪ　ｉｌ形
または分布プラグ反射型等の回折格子を有する半導体レ
ーザ素ｆ−の導波路構造＋１技術的手段を駆使してファ
ブリペＩノー共振モードを抑制し、製作過程での回折格
子の消失を防止した新規有用な半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。
〈実施例〉 第３図乃至第に図は本発明の１実施例を示す半導体レー
ザ素ｒ・の構成図で、第３図は平面図、第４図は第３図
のＡ　−Ａ’断面図、第５図は同Ｂ　−Ｂ’断面図、第
６図は同ｃ　−ｃ’断面図である。結晶成長面が（，０
０１）而であるｎ形１ｎＰ基板Ｉ４の成長面に第３図の
破線列で示す対角線方向の矩形領域のみに周期的′／、
Ｃ凹凸形状による回折格子が形成され、その格ｆ方向は
光射出面２４．２５から４５゜傾いた方向となるように
設定されている。尚、光射出面２４　、２５は（１１０
）、（，１１０）とする。回折格子の面２コｌ、２３は
（０１１）、（０１１）而となるように化学腐食剤（例
えばＨＢ　ｒ　：　ＣＨ３ＣＯ０Ｈ＝　Ｉ　：　ｌ　）
が選定され、エツチング処理によって回折格子が形成さ
れる。Ｉ　ｎ　Ｉ’基板１４」二には液相エピタキシャ
ル成長法で順次ｎ形−１ｎＧａＡｓＰガイド層１５、ｎ
形−１ｎＰ緩衝層（クラッド層）＋６、ノンドー？Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性ＩＶ　Ｉ　７、ｐ形−ＩｎＰクラッド層
１８、ｐノ’１−１ｎＧａＡｓＰキャップ層１９か積層
成長されている。緩衝層１６は活性層１７て発生した光
を一部回折格子に漏らす作用をする。次に、第３図に示
す実線で囲まれた部分を除いてその外方部で基板１４に
達するまで各成長層＋５．１６．１７゜１８．１９をエ
ツチング除去し、その後エツチング除去部をｐ型−１ｎ
Ｐ埋込層２１及びｎ型−１ｎ　Ｐ埋込層２２の積層体で
充填し、キャップ層１９に１）側電極２０、基板１４に
ｎ側電極２０′を形成することにより、レーザ素子が作
製されている。このレーザ素子構造は第３図に破線列で
示した領域に形成された光共振用回折格子を有する光導
波路と、光射出面２４　、２５にその先端が現われがっ
光射出面２４．２５に直交するとともに回折格子をイＪ
する光導波路とも交差する２つの光導波路とより借成さ
れている。このうち、回折格子をイｊし対角線方１臼１
に延びる光導波路かレーザ光の発光領域となりその他の
２つの光導波路が互いに光軸の異なる光取り出し川の尤
パ；（波路となる。
回折格子をイＩ’−，する光導波路は第４図に示す回折
格子の而２３　、２３’か表面エネルギー最小の（０＋
＋）。
（Ｏｌｌ）而で形成されており、従って結晶成長過程で
の高温保］、１に際してもこの回折格子が変形又は消失
することｉ、Ｊ、　７：ｌ：い。一方、光取り出し用の
導波路は一方の？：’ｈ’＋が襞間法で形成された光射
出面に現われているが５、他方の端はそれぞれ回折格子
を有する先導波路Ｃ終っており、ファブリペロ−共振器
を形成してい／Ｃい。従って、ファブリペロ−共振モー
ドσ］　児ＪＬ４は完全に抑制される。
」−記１′１１η造の゛１′導体レーザ素子に電極２０
　、２０’を介してキャリアを注入すると、活性層より
しみ出した光が回１ノ１格ｆと光結合し、活性層１７の
回折格子を有する光導波路で回折格子の中を波が往復し
て共振し、レーザ発振動作が開始される。この先導波路
内の光は端部で連結されている一対の先取出用導波路を
介して光射出面２４　、２５よりレー’６ｆ光として放
射される。光取出用導波路は光軸をずらせて左右に１対
設けられているため、従来の分布帰還形レーザでは困難
であった出力監視用光を得ることができる。
上記実施例は分布帰還型の構造について説明したが、こ
れを分布ブラッグ反射型の構造に適用することは容易で
ある。また、ＩｎＧａＡｓＰ系の埋め込み形レーザ素子
以外に他のＧａＡｌＡｓ系ＧａＡｌＡｓＳｂ系その他の
半導体材料を用いた横モードのための種々の導波構造を
有するレーザ素子に適用可能である。
〈発明の効果〉 以」二詳説した如く本発明によればファブリペロ−共振
モードを完全に抑制しながら２方向よりレーザ光を出力
させることができ、また製作に際しての高温保持工程で
も回折格子の消失がなく製作歩留りが向上する。更に作
業性も良好で信！、１ｆｆｉ性の高いレーザ素子を量産
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の分布帰還形半導体レーザ素子の斜視図で
ある。第２図は第１図の要部拡大図である。 第３図は本発明の１実施例を説明する半導体レーザ素子
の平面図である。第４図は第３図のＡ−ｓ断面図である
。第５図は第３図のＢ　−Ｂ’断面図である。第６図は
第３図のｃ　−ｃ’断面図である。 １４−１ｏＰ基板　＋５・ガイド層 １Ｇ・・緩衝層　１７・・・活性層 １８　クラッド層　１９・キャップ層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １一方の光射出面に略々垂直に連結された第１の光取出
    用導波路と、他方の光射出向に略々垂直に連結されかつ
    前記第１の光取出用導波路とは光軸が異なる第２の先取
    出用導波路と、光共振のための周期的な回折格子と光結
    合しかつ素子内部で前記第１及び第２の光取出用導波路
    の端部に連結された光発生用導波路と、をそれぞれ配設
    して成ることを特徴とする半導体レーザ素子。 ２　光射出面が（１１０）而、光発生用導波路が（＋１
    ０）方向に設定された特許請求の範囲第１項記載の半導
    体レーザ素子。 ３　回折格子が周期的な凹凸形状の波で形成され、波の
    腹面が（１１０）面に設定された特許請求の範囲第１項
    又は第２項記載の半導体レー・ザ素子。
JP58210369A 1983-11-08 1983-11-08 半導体レ−ザ素子 Granted JPS60101990A (ja)

Priority Applications (4)

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JP58210369A JPS60101990A (ja) 1983-11-08 1983-11-08 半導体レ−ザ素子
US06/666,979 US4658403A (en) 1983-11-08 1984-10-31 Optical element in semiconductor laser device having a diffraction grating and improved resonance characteristics
EP84113356A EP0141420B1 (en) 1983-11-08 1984-11-06 Semiconductor laser device
DE8484113356T DE3482935D1 (de) 1983-11-08 1984-11-06 Halbleiterlaservorrichtung.

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JPS60101990A true JPS60101990A (ja) 1985-06-06
JPS649752B2 JPS649752B2 (ja) 1989-02-20

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EP (1) EP0141420B1 (ja)
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