JPH07106694A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
- Publication number
- JPH07106694A JPH07106694A JP25071593A JP25071593A JPH07106694A JP H07106694 A JPH07106694 A JP H07106694A JP 25071593 A JP25071593 A JP 25071593A JP 25071593 A JP25071593 A JP 25071593A JP H07106694 A JPH07106694 A JP H07106694A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ridge
- semiconductor laser
- wide
- ridge portion
- shape
- 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.)
- Pending
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】基本横モード発振が得られるとともに、電気
的、熱的に信頼性の高いリッジストライプ型半導体レー
ザの構造を提供する。 【構成】リッジストライプに複数の幅広部Ｗ１，Ｗ３を
設けるとともに、共振器面は幅広部となるように設計す
る。 【効果】幅広部を設けることにより接触信頼性が確保さ
れ、また、共振器面積の増加により光密度を低下させ
て、熱的信頼性を高めることができる。
的、熱的に信頼性の高いリッジストライプ型半導体レー
ザの構造を提供する。 【構成】リッジストライプに複数の幅広部Ｗ１，Ｗ３を
設けるとともに、共振器面は幅広部となるように設計す
る。 【効果】幅広部を設けることにより接触信頼性が確保さ
れ、また、共振器面積の増加により光密度を低下させ
て、熱的信頼性を高めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信の光源として利
用できる半導体レーザの構造に関するものである。
用できる半導体レーザの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信等の光源として使用する半導体レ
ーザは、しきい値電流、動作電流が低いこと等のほか、
光ファイバーとの結合損失を抑制する必要から、基本横
モードで発振することが必要とされる。この様な要求を
満足する構造として、埋め込み型、内部ストライプ型
等、種々の半導体レーザが提案されているが、リッジ導
波路型半導体レーザは低しきい値、低動作電流化が図れ
るとともに結晶成長が一回で済み、不純物の拡散等制御
が困難な工程が不要である等の利点がある。このリッジ
導波路型半導体レーザは、リッジ部の両側を絶縁物で埋
め込むことにより電流狭窄を行う構造であり、しきい値
電流を小さくするためにはリッジ部の幅をできるだけ狭
くする必要がある。また更に、リッジ導波路型半導体レ
ーザの発振モードは、リッジ幅やリッジ部直下の活性層
の実効屈折率等の影響を受けるため、発振モードを基本
横モードとするためにはリッジ幅をかなり狭くすること
が必要であり、例えば、リッジ部直下の活性層の実効屈
折率が周辺部よりも０．５％高い場合は、リッジ幅を
２．５μｍ以下とする必要がある。
ーザは、しきい値電流、動作電流が低いこと等のほか、
光ファイバーとの結合損失を抑制する必要から、基本横
モードで発振することが必要とされる。この様な要求を
満足する構造として、埋め込み型、内部ストライプ型
等、種々の半導体レーザが提案されているが、リッジ導
波路型半導体レーザは低しきい値、低動作電流化が図れ
るとともに結晶成長が一回で済み、不純物の拡散等制御
が困難な工程が不要である等の利点がある。このリッジ
導波路型半導体レーザは、リッジ部の両側を絶縁物で埋
め込むことにより電流狭窄を行う構造であり、しきい値
電流を小さくするためにはリッジ部の幅をできるだけ狭
くする必要がある。また更に、リッジ導波路型半導体レ
ーザの発振モードは、リッジ幅やリッジ部直下の活性層
の実効屈折率等の影響を受けるため、発振モードを基本
横モードとするためにはリッジ幅をかなり狭くすること
が必要であり、例えば、リッジ部直下の活性層の実効屈
折率が周辺部よりも０．５％高い場合は、リッジ幅を
２．５μｍ以下とする必要がある。
【０００３】ところが、このようにリッジ幅を狭くする
と、リッジ頭部の面積が小さくなるため電極との接触抵
抗が増加するとともに、必然的に共振器面の面積が小さ
くなる結果、共振器面の光密度の増加により共振器面の
温度が上昇し、ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）を生じる等素子の寿命が
低下するという問題点があった。
と、リッジ頭部の面積が小さくなるため電極との接触抵
抗が増加するとともに、必然的に共振器面の面積が小さ
くなる結果、共振器面の光密度の増加により共振器面の
温度が上昇し、ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）を生じる等素子の寿命が
低下するという問題点があった。
【０００４】また、ＥＤＦＡ（エルビウム・ドープ・フ
ァイバー・アンプ）の励起用光源として用いられる半導
体レーザには、ＥＤＦＡの励起波長範囲が狭いことから
精密な波長制御が要求されるが、従来の半導体レーザは
注入電流や温度変化による波長のシフトが大きくＥＤＦ
Ａの励起効率が低下するという問題があった。
ァイバー・アンプ）の励起用光源として用いられる半導
体レーザには、ＥＤＦＡの励起波長範囲が狭いことから
精密な波長制御が要求されるが、従来の半導体レーザは
注入電流や温度変化による波長のシフトが大きくＥＤＦ
Ａの励起効率が低下するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ光を
基本横モード発振とすることが出来る構造であって、リ
ッジ頭部における接触抵抗を低下させるとともに、共振
器面における発熱を低減することができる半導体レーザ
の構造を提供することを目的とするものである。また、
本発明は同時に出射ビームの波長選択性を高めることを
も目的とするものである。
基本横モード発振とすることが出来る構造であって、リ
ッジ頭部における接触抵抗を低下させるとともに、共振
器面における発熱を低減することができる半導体レーザ
の構造を提供することを目的とするものである。また、
本発明は同時に出射ビームの波長選択性を高めることを
も目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための方法】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであって、両側の半導体層を活性層
の直上までエッチングすることにより設けられたリッジ
部を有し、このリッジ部の両側を半導体層との屈折率差
が大きい材料で埋め込まれたリッジ導波路型半導体レー
ザにおいて、上記リッジ部にキャビティー方向に沿って
複数の幅広部と幅狭部が設けられているとともに、共振
器面がリッジ部の幅広部に設けられていることを特徴と
する半導体レーザ装置であり、更には、該幅広部と幅狭
部が、λ／２あるいはλ／２の整数倍（λは発振波長）
の周期で繰り返して形成されていることを特徴とする半
導体レーザ装置である。
鑑みてなされたものであって、両側の半導体層を活性層
の直上までエッチングすることにより設けられたリッジ
部を有し、このリッジ部の両側を半導体層との屈折率差
が大きい材料で埋め込まれたリッジ導波路型半導体レー
ザにおいて、上記リッジ部にキャビティー方向に沿って
複数の幅広部と幅狭部が設けられているとともに、共振
器面がリッジ部の幅広部に設けられていることを特徴と
する半導体レーザ装置であり、更には、該幅広部と幅狭
部が、λ／２あるいはλ／２の整数倍（λは発振波長）
の周期で繰り返して形成されていることを特徴とする半
導体レーザ装置である。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の内容を実施例に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例の構成を示す断面図であ
り、図２は、該実施例におけるリッジ部分の形状を示す
平面図である。
する。図１は、本発明の実施例の構成を示す断面図であ
り、図２は、該実施例におけるリッジ部分の形状を示す
平面図である。
【０００８】図１中、１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、２
は膜厚１．５μｍのｎ型ＩｎＧａＰクラッド層、３は膜
厚９ｎｍのＩｎＧａＡｓ井戸層と膜厚３０ｎｍのＧａＡ
ｓ障壁層からなる量子井戸活性層であり、４は膜厚２μ
ｍのｐ型ＩｎＧａＰクラッド層、５は膜厚０．８μｍの
高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、６はＳｉＮ
x 膜（x は自然数）、７はｐ側電極、８はｎ側電極であ
り、９はｐ型ＩｎＧａＰクラッド層４を活性層の直上
０．５μｍの距離に至るまでエッチングすることにより
形成されたリッジ部である。
は膜厚１．５μｍのｎ型ＩｎＧａＰクラッド層、３は膜
厚９ｎｍのＩｎＧａＡｓ井戸層と膜厚３０ｎｍのＧａＡ
ｓ障壁層からなる量子井戸活性層であり、４は膜厚２μ
ｍのｐ型ＩｎＧａＰクラッド層、５は膜厚０．８μｍの
高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、６はＳｉＮ
x 膜（x は自然数）、７はｐ側電極、８はｎ側電極であ
り、９はｐ型ＩｎＧａＰクラッド層４を活性層の直上
０．５μｍの距離に至るまでエッチングすることにより
形成されたリッジ部である。
【０００９】ここで、リッジ部９の形状は図２に示すよ
うに、リソグラフィー技術を用いたエッチングにより、
キャビティー方向に沿って幅ｗ１の幅広部と幅ｗ２の幅
狭部がそれぞれ複数形成されており、また、これに対応
してＳｉＮx 膜６に幅ｗ３の幅広部と幅ｗ４の幅狭部が
設けられており、共振器面はリッジ部９の幅広部に形成
されている。
うに、リソグラフィー技術を用いたエッチングにより、
キャビティー方向に沿って幅ｗ１の幅広部と幅ｗ２の幅
狭部がそれぞれ複数形成されており、また、これに対応
してＳｉＮx 膜６に幅ｗ３の幅広部と幅ｗ４の幅狭部が
設けられており、共振器面はリッジ部９の幅広部に形成
されている。
【００１０】このような構成とすることにより、リッジ
頭部のオーミック接点幅がｗ３−ｗ４だけ広くなるた
め、この部分の接触抵抗を低減することができるもので
あり、更に共振器面の面積も同様に、ｗ１−ｗ２だけ広
くなるため、共振器面における光密度が小さくなり共振
器面の温度上昇を抑制できるものである。
頭部のオーミック接点幅がｗ３−ｗ４だけ広くなるた
め、この部分の接触抵抗を低減することができるもので
あり、更に共振器面の面積も同様に、ｗ１−ｗ２だけ広
くなるため、共振器面における光密度が小さくなり共振
器面の温度上昇を抑制できるものである。
【００１１】また、この場合、活性層３のリッジ下部全
体に電流注入が行われて光放出が行われるが、光の伝搬
を生じるのはｗ２の部分のみであり、ｗ１−ｗ２の部分
においては、光の伝搬方向に利得と損失が共存するため
光の伝搬は殆ど生じない。このためｗ２を十分小さい値
としておけば、ｗ１を相当大きい値としても基本横モー
ド発振を得ることが可能となるものである。例えば、本
実施例においては、ｗ２を２．５μｍとした場合、ｗ１
は１０μｍまで広くしても基本横モード発振が得られ
る。
体に電流注入が行われて光放出が行われるが、光の伝搬
を生じるのはｗ２の部分のみであり、ｗ１−ｗ２の部分
においては、光の伝搬方向に利得と損失が共存するため
光の伝搬は殆ど生じない。このためｗ２を十分小さい値
としておけば、ｗ１を相当大きい値としても基本横モー
ド発振を得ることが可能となるものである。例えば、本
実施例においては、ｗ２を２．５μｍとした場合、ｗ１
は１０μｍまで広くしても基本横モード発振が得られ
る。
【００１２】なお、リッジ部の形状は必ずしも図２の様
に句形である必要はなく、複数の幅広部と幅狭部を有す
るのであれば波型や鋸刃状等任意の形状でも同様の効果
を得ることができるものであり、また、各幅広部、幅狭
部は必ずしも周期形状である必要は無い。また、本発明
は、リッジ導波路型半導体レーザであれば適用すること
が出来るものであり、本実施例の説明に用いた材料のみ
に限定されるものではなく、活性層がバルクの半導体で
形成されている場合、電流狭搾に他の誘電体やポリイミ
ドを用いる場合も同様の効果が得られる。
に句形である必要はなく、複数の幅広部と幅狭部を有す
るのであれば波型や鋸刃状等任意の形状でも同様の効果
を得ることができるものであり、また、各幅広部、幅狭
部は必ずしも周期形状である必要は無い。また、本発明
は、リッジ導波路型半導体レーザであれば適用すること
が出来るものであり、本実施例の説明に用いた材料のみ
に限定されるものではなく、活性層がバルクの半導体で
形成されている場合、電流狭搾に他の誘電体やポリイミ
ドを用いる場合も同様の効果が得られる。
【００１３】次に、上記構成に加えて、各幅広部の形
状、及び、各幅狭部の形状をそれぞれ統一するととも
に、幅広部と幅狭部の繰り返し周期Ｔをλ／２あるいは
λ／２の整数倍の周期で同一形状の幅広部と幅狭部が繰
り返す周期形状とすることにより出射ビームの波長選択
性を高めることが可能である。すなわち、リッジ部９の
形状をλ／２あるいはλ／２の整数倍の周期の繰り返し
形状とすることで、光の伝搬路からクラッド層に染み出
した光に対して、リッジ部９の形状変化に対応した周期
的な実効的屈折率変化を感じさせることが出来、リッジ
部９の周期形状は分布帰還レーザにおけるグレーティン
グと同様の働きをすることとなり、これにより出射ビー
ムに波長選択性をもたせることができるものである。
状、及び、各幅狭部の形状をそれぞれ統一するととも
に、幅広部と幅狭部の繰り返し周期Ｔをλ／２あるいは
λ／２の整数倍の周期で同一形状の幅広部と幅狭部が繰
り返す周期形状とすることにより出射ビームの波長選択
性を高めることが可能である。すなわち、リッジ部９の
形状をλ／２あるいはλ／２の整数倍の周期の繰り返し
形状とすることで、光の伝搬路からクラッド層に染み出
した光に対して、リッジ部９の形状変化に対応した周期
的な実効的屈折率変化を感じさせることが出来、リッジ
部９の周期形状は分布帰還レーザにおけるグレーティン
グと同様の働きをすることとなり、これにより出射ビー
ムに波長選択性をもたせることができるものである。
【００１４】
【発明の効果】上記した説明から明かなように、本発明
の構成を採用したリッジ導波路型半導体レーザは、基本
横モード発振を保持しつつ、リッジ頭部の接触抵抗を低
減するとともに共振器面の温度上昇に基づく素子の信頼
性の低下を防止できる利点があり、また、リッジ部９の
形状変化をλ／２あるいはλ／２の整数倍の周期形状と
することで出射ビームの基本縦モードを制御することが
できるという利点がある。
の構成を採用したリッジ導波路型半導体レーザは、基本
横モード発振を保持しつつ、リッジ頭部の接触抵抗を低
減するとともに共振器面の温度上昇に基づく素子の信頼
性の低下を防止できる利点があり、また、リッジ部９の
形状変化をλ／２あるいはλ／２の整数倍の周期形状と
することで出射ビームの基本縦モードを制御することが
できるという利点がある。
【図１】本発明の実施例で製造される半導体レーザの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例におけるリッジ部の形状を示す
平面図である。
平面図である。
１はｎ型ＧａＡｓ基板 ２はｎ型ＩｎＧａＰクラッド層 ３は量子井戸活性層 ４はｐ型ＩｎＧａＰクラッド層 ５はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ６はＳｉＮx 膜 ７はｐ側電極 ８はｎ側電極 ９はリッジ部
Claims (2)
- 【請求項１】 両側の半導体層を活性層の直上までエッ
チングすることにより設けられた凸形状のリッジ部を有
し、このリッジ部の両側を半導体層との屈折率差が大き
い材料で埋め込まれたリッジ導波路型半導体レーザにお
いて、上記リッジ部にキャビティー方向に沿って複数の
幅広部と幅狭部が設けられているとともに、共振器面が
リッジ部の幅広部に設けられていることを特徴とする半
導体レーザ。 - 【請求項２】 リッジ部の幅広部と幅狭部がλ／２ある
いはλ／２の整数倍周期（λは発振波長）で繰り返して
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25071593A JPH07106694A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25071593A JPH07106694A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 半導体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106694A true JPH07106694A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17211977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25071593A Pending JPH07106694A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106694A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183821A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| CN111641103A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-08 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种激光二极管及其制造方法 |
| JP2021166255A (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | パナソニック株式会社 | 半導体レーザ素子 |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP25071593A patent/JPH07106694A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183821A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JP4599836B2 (ja) * | 2003-12-22 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP2021166255A (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | パナソニック株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| CN111641103A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-08 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种激光二极管及其制造方法 |
| CN111641103B (zh) * | 2020-06-09 | 2022-07-01 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种激光二极管及其制造方法 |
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