JP2001144372A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ、ファ
イバレーザ、ファイバアンプ等の励起光源や各種レーザ
計測等に用いられる半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excitation light source such as a solid laser, a fiber laser, and a fiber amplifier, and a semiconductor laser device used for various laser measurements.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザの高出力化を図る場合、光
出射端面での瞬時光学損傷を抑制することが重要にな
る。本出願人は、高出力化を目的として、活性層より大
きな禁制帯幅を有し、厚みの小さいキャリアブロック層
を活性層の両面にそれぞれ設けることによって、キャリ
アブロック層の外側に形成される導波層の膜厚とクラッ
ド層の禁制帯幅の設計自由度を大きくした半導体レーザ
を提案している(国際公開WO93/16513)。2. Description of the Related Art In order to increase the output of a semiconductor laser, it is important to suppress instantaneous optical damage at the light emitting end face. For the purpose of increasing the output, the present applicant provided a carrier block layer having a larger forbidden band width than the active layer and having a small thickness on both sides of the active layer, thereby forming a conductive layer formed outside the carrier block layer. A semiconductor laser in which the degree of freedom in designing the thickness of the wave layer and the forbidden band width of the cladding layer is proposed (WO 93/16513).
【0003】このような構造において、活性層内に注入
されたキャリアはキャリアブロック層によって効率良く
閉じ込められるとともに、活性層で発生したレーザ光は
薄く形成されたキャリアブロック層を通過して、主に導
波層およびクラッド層から成る光導波路で伝搬する。導
波層への光の閉じ込めが大きくなるように光導波路を設
計することによって、活性層に存在する光の強度が低く
なるため、光出射端面での瞬時光学損傷が起きる光出力
を高くすることができ、その結果、高出力動作を実現で
きる。In such a structure, the carriers injected into the active layer are efficiently confined by the carrier block layer, and the laser light generated in the active layer passes through the thinly formed carrier block layer and is mainly The light propagates through an optical waveguide composed of a waveguide layer and a cladding layer. By designing the optical waveguide so that the confinement of light in the waveguide layer is large, the intensity of light existing in the active layer is reduced, so that the light output that causes instantaneous optical damage at the light emitting end face is increased. As a result, a high output operation can be realized.
【0004】一方、特開平10−303500号は、分
離閉じ込め構造において活性層に存在する光の強度を低
減し、光出射端面での瞬時光学損傷が起きる光出力を高
くするために、導波層への光の閉じ込めを大きくした構
造が記載されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303500 discloses a waveguide layer in order to reduce the intensity of light existing in an active layer in a separated confinement structure and to increase light output at which instantaneous optical damage occurs at a light emitting end face. A structure in which the confinement of light into the light is increased is described.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】特開平10−3035
00号のように導波層への光の閉じ込めを大きくした場
合、光導波路での伝搬可能な導波モードは基本モードだ
けでなく、高次モードも伝搬可能となる。SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-3035
When the confinement of light in the waveguide layer is increased as in No. 00, not only the fundamental mode but also higher-order modes can be propagated in the optical waveguide.
【0006】このときレーザ発振条件を考えると、ゲイ
ンを生成する活性層に存在する光の強度は基本モードで
最も高くなり、しかもフリーキャリア吸収および基板放
射ロスも基本モードで小さくなるため、結局、レーザ発
振は基本モードで発生し易くなる。At this time, considering the laser oscillation conditions, the intensity of light existing in the active layer for generating the gain is highest in the fundamental mode, and free carrier absorption and substrate radiation loss are also small in the fundamental mode. Laser oscillation is more likely to occur in the fundamental mode.
【0007】しかしながら、レーザ発振が基本モードで
あっても、光導波路が高次モードも伝搬可能であるた
め、レーザ光の発振スペクトルに波長分裂が生じてしま
うことを本発明者らは見出した。こうした波長分裂が発
生すると、レーザ発振スペクトルの半値全幅の増大化を
招き、さらに温度や注入電流を連続的に変化させても発
振波長が連続的に変化しなくなる。そのため、こうした
半導体レーザを固体レーザ、ファイバレーザ、ファイバ
アンプ等の励起光源として使用した場合、励起効率の低
下や出力の不安定化をもたらすことになり、応用上の問
題点となる。However, the present inventors have found that even if laser oscillation is in the fundamental mode, the optical waveguide can also propagate higher-order modes, so that wavelength division occurs in the oscillation spectrum of laser light. When such wavelength splitting occurs, the full width at half maximum of the laser oscillation spectrum increases, and the oscillation wavelength does not continuously change even when the temperature or the injection current is continuously changed. Therefore, when such a semiconductor laser is used as an excitation light source such as a solid-state laser, a fiber laser, and a fiber amplifier, the excitation efficiency is reduced and the output is unstable, which is a problem in application.
【0008】本発明の目的は、積層方向の高次モードの
影響による波長分裂を抑制して、高出力動作の安定化が
図られる半導体レーザ装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which wavelength splitting due to the influence of a higher-order mode in the stacking direction is suppressed and high-power operation is stabilized.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、活性層の両面
側に、該活性層の禁制帯幅以上の禁制帯幅を有するn型
およびp型の光導波層がそれぞれ設けられ、活性層およ
び各光導波層を挟むように、該光導波層の禁制帯幅以上
の禁制帯幅を有するn型およびp型のクラッド層がそれ
ぞれ設けられた半導体レーザ装置において、n型および
p型のクラッド層の屈折率のうち小さい方の屈折率をn
c1、光導波路における1次導波モードの実効屈折率の実
部をRe(ne1)としたとき、次式(A)の条件を満たし、 nc1 ≦ Re(ne1) …(A) n型およびp型のクラッド層の組成を非対称化すること
により、積層方向に高次導波モードが存在しないように
したことを特徴とする半導体レーザ装置である。According to the present invention, n-type and p-type optical waveguide layers having a bandgap greater than or equal to the bandgap of the active layer are provided on both sides of the active layer, respectively. And n-type and p-type cladding layers provided with n-type and p-type cladding layers having a bandgap greater than or equal to the bandgap of the optical waveguide layer so as to sandwich each optical waveguide layer. The smaller of the refractive indices of the layers is n
c1, when the real part of the effective refractive index of the first-order waveguide mode in the optical waveguide is Re (ne1), the condition of the following expression (A) is satisfied, and nc1 ≦ Re (ne1) (A) n-type and p-type A semiconductor laser device characterized in that the composition of the mold cladding layer is made asymmetric so that no higher-order waveguide mode exists in the laminating direction.
【0010】本発明に従えば、1次導波モードの実効屈
折率の実部Re(ne1)をn型およびp型のクラッド層の屈
折率のうち小さい方の屈折率nc1と等しいか、それより
大きく設定することによって、活性層に存在する光強度
を低減し、端面での瞬時光学損傷を起こす光出力を高く
することができ、その結果、高出力動作を実現できる。According to the present invention, the real part Re (ne1) of the effective refractive index of the first-order waveguide mode is equal to or smaller than the smaller one of the refractive indices nc1 of the n-type and p-type cladding layers. By setting a larger value, the light intensity existing in the active layer can be reduced, and the light output causing instantaneous optical damage at the end face can be increased. As a result, a high output operation can be realized.
【0011】また、n型およびp型のクラッド層の組成
を非対称化することにより、積層方向に高次導波モード
が存在しないようになり、その結果、基本モードだけが
低損失で伝搬でき、発振スペクトルの波長分裂を抑制で
きる。[0011] Further, by making the compositions of the n-type and p-type cladding layers asymmetrical, higher order waveguide modes do not exist in the laminating direction. As a result, only the fundamental mode can be propagated with low loss. Wavelength splitting of the oscillation spectrum can be suppressed.
【0012】また本発明は、真空中でのレーザ波長を
λ、n型およびp型のクラッド層の間の厚みをt、n型
およびp型の光導波層の屈折率をnw とし、n型および
p型のクラッド層の屈折率のうち小さい方の屈折率をn
c1としたとき、光導波層およびクラッド層を含む光導波
路が次式(1)の条件を満たすことを特徴とする。Further, according to the present invention, the laser wavelength in a vacuum is λ, the thickness between the n-type and p-type cladding layers is t, the refractive index of the n-type and p-type optical waveguide layers is nw, And the smaller one of the refractive indices of the p-type cladding layer is n
When c1, the optical waveguide including the optical waveguide layer and the cladding layer satisfies the condition of the following expression (1).
【0013】[0013]
【数2】 (Equation 2)
【0014】本発明に従えば、式(1)が成立すること
によって、活性層に存在する光強度を低減し、端面での
瞬時光学損傷を起こす光出力を高くすることができ、そ
の結果、高出力動作を実現できる。According to the present invention, by satisfying the expression (1), the light intensity existing in the active layer can be reduced, and the light output causing instantaneous optical damage at the end face can be increased. High output operation can be realized.
【0015】また本発明は、n型およびp型のクラッド
層の屈折率のうち大きい方の屈折率をnc2、光導波路に
おける基本導波モードの実効屈折率をne0としたとき、
次式(2)の条件を満たすことを特徴とする。 Re(ne1) < nc2 ≦ ne0 …(2)Further, according to the present invention, when the larger one of the refractive indexes of the n-type and p-type cladding layers is nc2 and the effective refractive index of the fundamental waveguide mode in the optical waveguide is ne0,
It is characterized by satisfying the condition of the following expression (2). Re (ne1) <nc2 ≤ ne0 ... (2)
【0016】本発明に従えば、式(2)が成立すること
によって、基本導波モードは中央層内で伝搬可能とな
り、1次導波モードは屈折率nc2のクラッド層内へリー
クしてしまう。その結果、基本モードだけが低損失で伝
搬でき、発振スペクトルの波長分裂を抑制できる。According to the present invention, by satisfying the expression (2), the fundamental waveguide mode can propagate in the central layer, and the primary waveguide mode leaks into the cladding layer having the refractive index nc2. . As a result, only the fundamental mode can be propagated with low loss, and wavelength splitting of the oscillation spectrum can be suppressed.
【0017】ここで本発明の原理について説明する。図
4は、半導体レーザ装置の典型的な構造を示す断面図で
ある。n型GaAsから成る基板111の上に、n型ク
ラッド層112(AlGaAs,Al組成x=0.2
0,厚さt=1.2μm)、n型光導波層113(Ga
As,t=0.49μm)、n型キャリアブロック層1
14(AlGaAs,x=0.40,t=0.03μ
m)、活性層115(In 0.18Ga0.82As量子井戸層
とGaAsバリア層)、p型キャリアブロック層116
(AlGaAs,x=0.40,t=0.03μm)、
p型光導波層117(GaAs,t=0.49μm)、
p型クラッド層118(AlGaAs,x=0.20,
厚さt=1.2μm)をMOVPE(有機金属気相成長
法)などを用いて順次製膜し、さらにp型クラッド層1
18の上にp型キャップ層120(GaAs)を形成
し、p型キャップ層120の内部に一対のn型電流阻止
層119(GaAs)を埋め込んで電流注入部101
(幅100μm)を形成している。Here, the principle of the present invention will be described. Figure
4 is a sectional view showing a typical structure of a semiconductor laser device.
is there. An n-type crystal is placed on a substrate 111 made of n-type GaAs.
Rad layer 112 (AlGaAs, Al composition x = 0.2
0, thickness t = 1.2 μm), n-type optical waveguide layer 113 (Ga
As, t = 0.49 μm), n-type carrier block layer 1
14 (AlGaAs, x = 0.40, t = 0.03 μm)
m), the active layer 115 (In 0.18Ga0.82As quantum well layer
And GaAs barrier layer), p-type carrier block layer 116
(AlGaAs, x = 0.40, t = 0.03 μm),
a p-type optical waveguide layer 117 (GaAs, t = 0.49 μm),
p-type cladding layer 118 (AlGaAs, x = 0.20,
MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) with thickness t = 1.2 μm
Method), and a p-type cladding layer 1
A p-type cap layer 120 (GaAs) is formed on
And a pair of n-type current blocking inside the p-type cap layer 120.
The layer 119 (GaAs) is embedded and the current injection unit 101 is formed.
(Width 100 μm).
【0018】共振器方向は紙面垂直方向で、共振器長は
2.2mmであり、共振器端面はへき開の後、光出射端
面は反射率2%の光学コーティング、他の端面は反射率
96%の光学コーティングがそれぞれ施される。基板1
11の下面およびp型キャップ層120の上面には電流
注入用の電極(不図示)がそれぞれ形成される。The direction of the resonator is perpendicular to the plane of the drawing, and the length of the resonator is 2.2 mm. After cleavage, the end face of the resonator is optically coated with a reflectivity of 2%, and the other end face is 96%. Are applied respectively. Substrate 1
Electrodes (not shown) for current injection are formed on the lower surface of the substrate 11 and the upper surface of the p-type cap layer 120, respectively.
【0019】図5は、図4の半導体レーザ装置100の
発振スペクトルの温度変化を示すグラフである。縦軸は
ピーク波長(nm)で、横軸はケース温度(℃)であ
る。動作電流Iopは2アンペアである。グラフを見る
と、ピーク波長が温度変化に対して直線的に変化してお
り、ピーク波長の温度変化率は約0.25nm/℃を示
し、約25℃と約50℃の付近でピーク波長がステップ
的に変化し、波長分裂が発生していることが判る。FIG. 5 is a graph showing a temperature change of the oscillation spectrum of the semiconductor laser device 100 of FIG. The vertical axis is the peak wavelength (nm), and the horizontal axis is the case temperature (° C.). The operating current Iop is 2 amps. Referring to the graph, the peak wavelength changes linearly with the temperature change, and the temperature change rate of the peak wavelength shows about 0.25 nm / ° C. It changes stepwise, and it can be seen that wavelength division has occurred.
【0020】図6は、図4の半導体レーザ装置100の
発振スペクトルを示すグラフである。縦軸はスペクトル
強度(dBm)で、横軸は波長(nm)である。このグ
ラフは、ケース温度50℃での波長分裂を示し、波長9
84.7nmと波長987.9nmの2つのピークが出
現して、分裂幅は約3.2nmとなる。FIG. 6 is a graph showing an oscillation spectrum of the semiconductor laser device 100 of FIG. The vertical axis is the spectrum intensity (dBm), and the horizontal axis is the wavelength (nm). This graph shows wavelength splitting at a case temperature of 50 ° C.
Two peaks at 84.7 nm and a wavelength of 987.9 nm appear, and the split width becomes about 3.2 nm.
【0021】半導体レーザ装置のような多層スラブ構造
の光導波路を解析する場合、マックスウェル方程式の解
は階段分割法を用いて求めることができる(文献「光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用」河野健治著,1
991年発行)。解析の結果、図4の半導体レーザ装置
100は基本(0次)モードと1次モードが伝搬可能で
あることが判る。When analyzing an optical waveguide having a multi-layer slab structure such as a semiconductor laser device, the solution of the Maxwell equation can be obtained by using the step division method (refer to the document "Basics of Optical Coupling System for Optical Devices"). Application ”by Kenji Kono, 1
991). As a result of the analysis, it is found that the semiconductor laser device 100 of FIG. 4 can propagate the fundamental (0th-order) mode and the first-order mode.
【0022】図7は、図4の半導体レーザ装置100に
おける光導波路の屈折率分布、各モードの実効屈折率、
モードプロファイルを示すグラフである。縦軸は屈折率
で、横軸はn型クラッド層112とn型光導波層113
との界面を原点とし、上方を正とした位置(μm)であ
る。FIG. 7 shows the refractive index distribution of the optical waveguide in the semiconductor laser device 100 of FIG.
4 is a graph showing a mode profile. The vertical axis is the refractive index, and the horizontal axis is the n-type cladding layer 112 and the n-type optical waveguide layer 113.
Is the position (μm) where the interface with is the origin and the upper side is positive.
【0023】屈折率分布を見ると、n型クラッド層11
2およびp型クラッド層118の屈折率が低く、これら
で挟まれた中央部分が高い屈折率となった光導波路を構
成している。解析の結果、基本モードのプロファイルは
キャリアブロック層114,116付近で僅かに凹んだ
単峰性のカーブを示し、1次モードのプロファイルは双
峰性のカーブを示している。また、基本モードおよび1
次モードの実効屈折率ne0,ne1はマックスウェル方程
式の固有値で定義され、数値計算によって求められ、図
4の半導体レーザ装置100ではne0=3.509,n
e1=3.478となる。Looking at the refractive index distribution, the n-type cladding layer 11
The refractive indices of the 2 and p-type cladding layers 118 are low, and the central portion sandwiched therebetween constitutes an optical waveguide having a high refractive index. As a result of the analysis, the profile of the fundamental mode shows a slightly concave monomodal curve near the carrier block layers 114 and 116, and the profile of the primary mode shows a bimodal curve. Basic mode and 1
The effective refractive indices ne0 and ne1 of the next mode are defined by eigenvalues of Maxwell's equation and are obtained by numerical calculation. In the semiconductor laser device 100 shown in FIG. 4, ne0 = 3.509, n
e1 = 3.478.
【0024】次に波長分裂の発生機構について説明す
る。光導波路を伝搬できるモード次数が基本モードおよ
び1次モードである場合、半導体レーザの両端面におい
て基本モードから1次モードへのモード変換と1次モー
ドから基本モードへのモード変換とが僅かに生ずる。一
方、モード次数によって実効屈折率が異なるため、基本
モードの光学的な共振器長と1次モードの光学的な共振
器長とは相違することにになる。このようなモード変換
を介してある種の二重共鳴器効果が発生すると考えられ
る。Next, the generation mechanism of wavelength splitting will be described. When the mode orders that can propagate through the optical waveguide are the fundamental mode and the primary mode, mode conversion from the fundamental mode to the primary mode and mode conversion from the primary mode to the fundamental mode slightly occur at both end faces of the semiconductor laser. . On the other hand, since the effective refractive index differs depending on the mode order, the optical resonator length of the fundamental mode is different from the optical resonator length of the first-order mode. It is believed that some type of double resonator effect occurs through such mode conversion.
【0025】そこで、レーザ共振器の共振条件について
検討する。基本モードの共振条件は次式(11)で与え
られる。ここで、λm0は光の波長、Lは共振器長、ne0
は基本モードの実効屈折率、m0 は定在波の腹の数であ
る。 m0・λm0 = 2・L・ne0 …(11)Therefore, the resonance conditions of the laser resonator will be examined. The resonance condition of the fundamental mode is given by the following equation (11). Here, λm0 is the wavelength of light, L is the cavity length, ne0
Is the effective refractive index of the fundamental mode, and m0 is the number of antinodes of the standing wave. m0 · λm0 = 2 · L · ne0 (11)
【0026】レーザ発振波長は、定在波の腹の数が1つ
ずつ増減するにつれて不連続で変化し、その波長間隔Δ
λ0 は実効屈折率の波長依存性を考慮して次式(12)
で与えられる。The laser oscillation wavelength changes discontinuously as the number of antinodes of the standing wave increases or decreases one by one.
λ0 is given by the following equation (12) in consideration of the wavelength dependence of the effective refractive index.
Given by
【0027】[0027]
【数3】 (Equation 3)
【0028】一方、1次モードの共振条件は次式(1
3)で与えられる。ここで、λm1は光の波長、Lは共振
器長、ne1は1次モードの実効屈折率、m1 は定在波の
腹の数である。 m1・λm1 = 2・L・ne1 …(13)On the other hand, the resonance condition of the first mode is expressed by the following equation (1).
Given in 3). Here, λm1 is the wavelength of light, L is the cavity length, ne1 is the effective refractive index of the first-order mode, and m1 is the number of antinodes of the standing wave. m1 · λm1 = 2 · L · ne1 (13)
【0029】1次モードの波長間隔Δλ1 は実効屈折率
の波長依存性を考慮して次式(14)で与えられる。The wavelength interval Δλ 1 of the first-order mode is given by the following equation (14) in consideration of the wavelength dependence of the effective refractive index.
【0030】[0030]
【数4】 (Equation 4)
【0031】半導体レーザの両端面等において基本モー
ドから1次モードへのモード変換と1次モードから基本
モードへのモード変換とが生じた場合、基本モードの共
振条件(11)と1次モードの共振条件(13)の両方
を満足する波長で最も損失が少なくなると考えられ、こ
のときの波長間隔Δλ01は次式(15)で与えられ、こ
れが波長分裂幅に相当する。When mode conversion from the fundamental mode to the primary mode and mode conversion from the primary mode to the fundamental mode occur on both end faces of the semiconductor laser, the resonance condition (11) of the fundamental mode and the primary mode It is considered that the loss is minimized at the wavelength that satisfies both the resonance conditions (13), and the wavelength interval Δλ01 at this time is given by the following equation (15), which corresponds to the wavelength split width.
【0032】[0032]
【数5】 (Equation 5)
【0033】ここで、図4の半導体レーザ装置100の
構成に適用する。基本モードおよび1次モードの実効屈
折率はne0=3.509,ne1=3.478であり、A
lGaAs系半導体における屈折率とAl組成xとの関
係が既知であることから、基本モードの実効Al組成は
0.048、1次モードの実効Al組成は0.10とと
して求まる。さらに、これらの実効Al組成における屈
折率の波長依存性(微分項)は、基本モードで−0.4
9(/μm)、1次モードで−0.45(/μm)とし
て求まる。Here, the present invention is applied to the configuration of the semiconductor laser device 100 shown in FIG. The effective refractive indices of the fundamental mode and the first-order mode are ne0 = 3.509 and ne1 = 3.478.
Since the relationship between the refractive index and the Al composition x in the lGaAs-based semiconductor is known, the effective Al composition in the fundamental mode is 0.048, and the effective Al composition in the primary mode is 0.10. Furthermore, the wavelength dependence (differential term) of the refractive index in these effective Al compositions is -0.4 in the fundamental mode.
9 (/ μm) in the first-order mode as −0.45 (/ μm).
【0034】これらの数値およびL=2.2mm、λ=
984.7nmを式(15)に代入すると、波長分裂幅
Δλ01=3.1nmが求まり、図6の実験値である約
3.2nmとほぼ一致することが判る。したがって、図
6のような波長分裂が二重共鳴器効果に由来しているこ
とが判明した。These values and L = 2.2 mm, λ =
By substituting 984.7 nm into the equation (15), the wavelength splitting width Δλ 01 = 3.1 nm is obtained, and it can be seen that the wavelength split width is approximately equal to the experimental value of about 3.2 nm in FIG. Therefore, it was found that the wavelength splitting as shown in FIG. 6 was caused by the double resonator effect.
【0035】以上の説明では、図4の半導体レーザ装置
100のようにキャリアブロック層が存在する構成を例
として示したが、高次モードの伝搬が可能な光導波路を
持つ半導体レーザ全般において、上述のような発振スペ
クトルの波長分裂が生ずる可能性がある。In the above description, a configuration in which a carrier block layer exists as in the semiconductor laser device 100 of FIG. 4 has been described as an example. However, the above description applies to all semiconductor lasers having an optical waveguide capable of propagating higher-order modes. Wavelength splitting of the oscillation spectrum may occur.
【0036】そこで、真空中でのレーザ光の波長をλ、
2つの光クラッド層の間の厚みをt、光導波層の屈折率
をnw、2つの光クラッド層の中で屈折率の小さい方の
屈折率をnc1、屈折率の大きい方の屈折率をnc2とした
とき、光導波層およびクラッド層を含む光導波路が式
(1)の条件を満たすことにより、活性層に存在する光
強度を低減し端面での瞬時光学損傷を起こす光出力を高
くすることを可能にした半導体レーザにおいて、基本導
波モードの実効屈折率をne0、1次導波モードの実効屈
折率の実部Re(ne1)としたとき、式(2)の関係を満
たすことによって、基本導波モードは中央層内で伝搬可
能となり、1次導波モードは屈折率nc2のクラッド層内
へリークしてしまう。その結果、基本モードだけが低損
失で伝搬でき、発振スペクトルの波長分裂を抑制でき
る。Then, the wavelength of the laser beam in vacuum is λ,
The thickness between the two optical cladding layers is t, the refractive index of the optical waveguide layer is nw, the refractive index of the smaller of the two optical cladding layers is nc1, and the refractive index of the larger one is nc2. When the optical waveguide including the optical waveguide layer and the cladding layer satisfies the condition of the expression (1), the light intensity existing in the active layer is reduced and the optical output causing instantaneous optical damage at the end face is increased. When the effective refractive index of the fundamental guided mode is ne0 and the real part Re (ne1) of the effective refractive index of the first-order guided mode is satisfied in the semiconductor laser capable of satisfying the relationship of Expression (2), The fundamental waveguide mode can propagate in the central layer, and the primary waveguide mode leaks into the cladding layer having the refractive index nc2. As a result, only the fundamental mode can be propagated with low loss, and wavelength splitting of the oscillation spectrum can be suppressed.
【0037】[0037]
【数6】 (Equation 6)
【0038】たとえば図4の半導体レーザ装置100で
は、1次導波モードの実効屈折率ne1=3.478、屈
折率の大きいクラッド層の屈折率nc2=3.42、基本
モードの実効屈折率ne0=3.509であることから、
式(2)を満たしていないため、1次導波モードの伝搬
が許容されてしまう。For example, in the semiconductor laser device 100 shown in FIG. 4, the effective refractive index ne1 of the first-order guided mode is 3.478, the refractive index nc2 of the cladding layer having a large refractive index is 3.42, and the effective refractive index of the fundamental mode is ne0. = 3.509,
Since the expression (2) is not satisfied, the propagation of the primary guided mode is allowed.
【0039】したがって、式(1)(2)の条件を満た
すことによって、活性層に存在する光強度を低減し高出
力動作を可能にしながら、1次導波モードを抑制し基本
導波モードだけのレーザ発振を安定して実現できる。さ
らに、基本導波モードの光強度は、図2に示したよう
に、活性層515を越えて外側に広く分布して、活性層
515に存在する光の強度がさらに低くなるため、光出
射端面での瞬時光学損傷が起きる光出力を高くすること
ができ、その結果、さらなる高出力動作が可能となる。Therefore, by satisfying the conditions of the expressions (1) and (2), the light intensity existing in the active layer is reduced and high output operation is enabled, while the primary waveguide mode is suppressed and only the fundamental waveguide mode is set. Laser oscillation can be stably realized. Further, as shown in FIG. 2, the light intensity of the fundamental waveguide mode is widely distributed outside the active layer 515, and the intensity of light existing in the active layer 515 is further reduced. The optical output at which instantaneous optical damage occurs can be increased, and as a result, a higher output operation can be achieved.
【0040】また本発明は、活性層と各光導波層との間
に、該活性層および該光導波層の禁制帯幅以上の禁制帯
幅を有するキャリアブロック層がそれぞれ設けられたこ
とを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that a carrier block layer having a forbidden bandwidth equal to or greater than the forbidden bandwidth of the active layer and the optical waveguide layer is provided between the active layer and each optical waveguide layer. And
【0041】本発明に従えば、活性層と各光導波層との
間に高い禁制帯幅を有するキャリアブロック層をそれぞ
れ設けることによって、活性層でのキャリア閉じ込めと
光導波層での光閉じ込めとを独立して機能させることが
できるため、半導体レーザの温度特性が向上してより高
出力の動作を実現できる。According to the present invention, by providing a carrier block layer having a high band gap between the active layer and each optical waveguide layer, carrier confinement in the active layer and light confinement in the optical waveguide layer can be achieved. Can function independently, so that the temperature characteristics of the semiconductor laser can be improved and higher output operation can be realized.
【0042】また本発明は、レーザ光の横モードを制御
するため、積層内に屈折率分布構造を有する半導体レー
ザに適用される場合に、よりその効果を発揮する。Further, the present invention exerts its effect more effectively when applied to a semiconductor laser having a refractive index distribution structure in a stack for controlling the transverse mode of laser light.
【0043】いくつかの用途においては、半導体レーザ
の発振モード形状は縦、横方向ともに単一ガウシアンプ
ロファイルであることが望ましい。これは、単一モード
化により、光密度をより高くでき、またファイバへのカ
ップリングも容易になるからである。In some applications, it is desirable that the oscillation mode shape of the semiconductor laser has a single Gaussian profile in both the vertical and horizontal directions. This is because the single mode operation can increase the optical density and facilitate coupling to the fiber.
【0044】このため屈折率の異なる層をストライプの
両側に形成するSAS(self-aligned structure)構造、
ストライプの両側を彫り込むリッジ構造、イオン打ち込
みによる構成原子の層間拡散などにより、横方向にも実
効的な屈折率差を形成して光閉じ込め構造を形成してい
る。For this reason, a SAS (self-aligned structure) structure in which layers having different refractive indexes are formed on both sides of the stripe,
An optical confinement structure is formed by forming an effective refractive index difference also in the lateral direction by a ridge structure in which both sides of the stripe are engraved, an interlayer diffusion of constituent atoms by ion implantation, and the like.
【0045】屈折率分布の設計において、一般には縦方
向および横方向の各モード閉じ込めは互いに独立関係で
あると仮定しているが、実際には両者は互いに影響す
る。このため、縦方向のモード閉じ込めが高次モードを
許容するように設計した場合、望ましくない波長分裂や
横方向のモードの乱れが生じることがある。In the design of the refractive index distribution, it is generally assumed that the confinement of each mode in the vertical direction and the horizontal direction is independent of each other, but in fact, both influence each other. Thus, if the longitudinal mode confinement is designed to allow higher order modes, undesirable wavelength splitting and transverse mode disturbances may occur.
【0046】そこで、本発明により、縦方向の高次モー
ド発生を抑制することによって、横方向のモードも安定
化され、良好な縦横ガウシアンプロファイルが保持さ
れ、良好な電流−出力特性を得ることができる。Thus, according to the present invention, by suppressing the generation of higher-order modes in the vertical direction, the mode in the horizontal direction is also stabilized, a good vertical and horizontal Gaussian profile is maintained, and good current-output characteristics can be obtained. it can.
【0047】[0047]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態を
示す断面図である。n型GaAsから成る基板511の
上に、n型クラッド層512(AlGaAs,Al組成
x=0.07,厚さt=2.86μm)、n型光導波層
513(GaAs,t=0.49μm)、n型キャリア
ブロック層514(AlGaAs,x=0.40,t=
0.03μm)、活性層515(In0.18Ga0.82As
量子井戸層とGaAsバリア層)、p型キャリアブロッ
ク層516(AlGaAs,x=0.40,t=0.0
3μm)、p型光導波層517(GaAs,t=0.4
9μm)、p型クラッド層518(AlGaAs,x=
0.20,厚さt=1.08μm)をMOVPE(有機
金属気相成長法)などを用いて順次製膜し、さらにp型
クラッド層518の上にp型キャップ層520(GaA
s)を形成し、p型キャップ層520の内部に一対のn
型電流阻止層519(GaAs)を埋め込んで電流注入
部501(幅100μm)を形成している。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. An n-type cladding layer 512 (AlGaAs, Al composition x = 0.07, thickness t = 2.86 μm) and an n-type optical waveguide layer 513 (GaAs, t = 0.49 μm) are formed on a substrate 511 made of n-type GaAs. ), N-type carrier block layer 514 (AlGaAs, x = 0.40, t =
0.03 μm), active layer 515 (In 0.18 Ga 0.82 As)
A quantum well layer and a GaAs barrier layer), a p-type carrier block layer 516 (AlGaAs, x = 0.40, t = 0.0)
3 μm), p-type optical waveguide layer 517 (GaAs, t = 0.4
9 μm), p-type cladding layer 518 (AlGaAs, x =
0.20, thickness t = 1.08 μm) is sequentially formed using MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) or the like, and a p-type cap layer 520 (GaAs) is formed on the p-type cladding layer 518.
s), and a pair of n is formed inside the p-type cap layer 520.
The current injection portion 501 (width 100 μm) is formed by embedding the mold current blocking layer 519 (GaAs).
【0048】共振器方向は紙面垂直方向で、共振器長は
2.2mmであり、共振器端面はへき開の後、光出射端
面は反射率2%の光学コーティング、他の端面は反射率
96%の光学コーティングがそれぞれ施される。基板5
11の下面およびp型キャップ層520の上面には電流
注入用の電極(不図示)がそれぞれ形成される。The direction of the resonator is perpendicular to the plane of the paper, and the length of the resonator is 2.2 mm. After cleavage, the end face of the resonator is optically coated with a reflectivity of 2%, and the other end face is 96%. Are applied respectively. Substrate 5
Electrodes (not shown) for current injection are formed on the lower surface of the substrate 11 and the upper surface of the p-type cap layer 520, respectively.
【0049】図2は、図1の半導体レーザ装置500に
おける光導波路の屈折率分布、各モードの実効屈折率、
モードプロファイルを示すグラフである。縦軸は屈折率
で、横軸はn型クラッド層512とn型光導波層513
との界面を原点とし、上方を正とした位置(μm)であ
る。FIG. 2 shows the refractive index distribution of the optical waveguide in the semiconductor laser device 500 of FIG. 1, the effective refractive index of each mode,
4 is a graph showing a mode profile. The vertical axis is the refractive index, and the horizontal axis is the n-type cladding layer 512 and the n-type optical waveguide layer 513.
Is the position (μm) where the interface with is the origin and the upper side is positive.
【0050】屈折率分布を見ると、n型クラッド層51
2の屈折率が約3.50、p型クラッド層518の屈折
率が約3.42となり、図7と比べて、p型クラッド層
518の屈折率が特に大きくなって、非対称スラブ型光
導波路を形成している。Looking at the refractive index distribution, the n-type cladding layer 51
2, the refractive index of the p-type cladding layer 518 becomes about 3.52, and the refractive index of the p-type cladding layer 518 becomes particularly large as compared with FIG. Is formed.
【0051】解析の結果、基本モードのプロファイルは
キャリアブロック層514,516付近で僅かな凹みを
有し、全体としてn型クラッド層512寄りにシフトし
た単峰性のカーブを示すことが判る。As a result of the analysis, it is found that the profile of the fundamental mode has a slight depression near the carrier block layers 514 and 516, and shows a monomodal curve shifted toward the n-type cladding layer 512 as a whole.
【0052】また、基本モードおよび1次モードの実効
屈折率ne0,ne1はマックスウェル方程式の固有値で定
義され、数値計算によって求められ、図1の半導体レー
ザ装置500ではne0=3.513,Re(ne1)=3.
490となる。また、n型クラッド層512およびp型
クラッド層518のうち小さい方の屈折率nc1=約3.
42、大きい方の屈折率nc2=約3.50であることか
ら、 式(2)を満足しているため、1次導波モードを
含む高次モードの伝搬が抑制される。The effective refractive indices ne0 and ne1 of the fundamental mode and the first-order mode are defined by the eigenvalues of the Maxwell equation and are obtained by numerical calculations. In the semiconductor laser device 500 of FIG. 1, ne0 = 3.513, Re ( ne1) = 3.
490. The smaller of the n-type cladding layer 512 and the p-type cladding layer 518 has a refractive index nc1 of about 3.
42, since the larger refractive index nc2 = about 3.50, the expression (2) is satisfied, so that propagation of higher-order modes including the first-order guided mode is suppressed.
【0053】さらに式(1)に関して、レーザ波長λ=
982nm、n型クラッド層512およびp型クラッド
層518の間の厚みt=約1.158μm、n型光導波
層513およびp型光導波層517の屈折率nw =3.
538を代入すると、式(1)のカットオフ条件を満足
していることが判る。Further, regarding the equation (1), the laser wavelength λ =
982 nm, the thickness t between the n-type cladding layer 512 and the p-type cladding layer 518 is about 1.158 μm, and the refractive index nw of the n-type optical waveguide layer 513 and the p-type optical waveguide layer 517 is 3.
By substituting 538, it can be seen that the cutoff condition of Expression (1) is satisfied.
【0054】図3は、図1の半導体レーザ装置500の
発振スペクトルの温度変化を示すグラフである。縦軸は
ピーク波長(nm)で、横軸は温度(℃)である。グラ
フを見ると、ピーク波長が温度変化に対して直線的に変
化しており、図5に示したような波長分裂が全く生じて
いないことが判る。FIG. 3 is a graph showing the temperature change of the oscillation spectrum of the semiconductor laser device 500 of FIG. The vertical axis is the peak wavelength (nm), and the horizontal axis is the temperature (° C.). From the graph, it can be seen that the peak wavelength changes linearly with the temperature change, and no wavelength splitting as shown in FIG. 5 has occurred.
【0055】また、ピーク波長の温度変化率は約0.3
4nm/℃を示し、これは活性層515の量子井戸層を
構成するInGaAsのバンドギャップの温度変化率
0.38nm/℃(Sadao Adachi,"Physical Properties
of III-V SemiconductorCompounds",p100-105,1992,Jh
on Wiley & Sons,Inc.)にほぼ一致し、理論通りのレー
ザ動作を確認できた。The rate of temperature change of the peak wavelength is about 0.3.
4 nm / ° C., which means that the temperature change rate of the band gap of InGaAs constituting the quantum well layer of the active layer 515 is 0.38 nm / ° C. (Sadao Adachi, “Physical Properties
of III-V SemiconductorCompounds ", p100-105,1992, Jh
on Wiley & Sons, Inc.), confirming the theoretical laser operation.
【0056】図8は、本発明の実施の他の形態を示す断
面図である。ここでは、レーザ光の横モードを制御する
ため、積層内に屈折率分布構造を形成した例を説明す
る。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. Here, an example will be described in which a refractive index distribution structure is formed in a stack in order to control the transverse mode of laser light.
【0057】n型GaAsから成る基板611の上に、
n型クラッド層612(AlGaAs,Al組成x=
0.09)、n型光導波層613(GaAs,厚さt=
0.48μm)、n型キャリアブロック層614(Al
GaAs,x=0.40,t=0.03μm)、活性層
615(In0.18Ga0.82As量子井戸層とGaAsバ
リア層)、p型キャリアブロック層616(AlGaA
s,x=0.40,t=0.03μm)、p型光導波層
617(GaAs,t=0.48μm)、p型クラッド
層618(AlGaAs,x=0.32,t=1.08
μm)をMOVPE(有機金属気相成長法)などを用い
て順次製膜し、さらにp型クラッド層618の上にp型
キャップ層620(GaAs)を形成した。また、屈折
率閉じ込め構造を形成するため、p型光導波層617の
内部に一対の低屈折率のn型電流阻止層619(AlG
aAs,x=0.20)を埋め込んで電流注入部601
を形成している。On a substrate 611 made of n-type GaAs,
n-type cladding layer 612 (AlGaAs, Al composition x =
0.09), n-type optical waveguide layer 613 (GaAs, thickness t =
0.48 μm), n-type carrier block layer 614 (Al
GaAs, x = 0.40, t = 0.03 μm), active layer 615 (In 0.18 Ga 0.82 As quantum well layer and GaAs barrier layer), p-type carrier block layer 616 (AlGaAs)
s, x = 0.40, t = 0.03 μm), p-type optical waveguide layer 617 (GaAs, t = 0.48 μm), p-type cladding layer 618 (AlGaAs, x = 0.32, t = 1.08)
μm) was sequentially formed using MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) or the like, and a p-type cap layer 620 (GaAs) was formed on the p-type cladding layer 618. Further, in order to form a refractive index confinement structure, a pair of low refractive index n-type current blocking layers 619 (AlG
aAs, x = 0.20) and the current injection unit 601
Is formed.
【0058】共振器方向は紙面垂直方向で、共振器長は
1.8mmであり、共振器端面はへき開の後、光出射端
面は反射率2%の光学コーティング、他の端面は反射率
96%の光学コーティングがそれぞれ施される。基板6
11の下面およびp型キャップ層620の上面には電流
注入用の電極(不図示)がそれぞれ形成される。The direction of the cavity is perpendicular to the plane of the paper, the cavity length is 1.8 mm, the cavity end face is cleaved, the light emitting end face is an optical coating with a reflectance of 2%, and the other end face is 96% reflectivity. Are applied respectively. Substrate 6
Electrodes (not shown) for current injection are formed on the lower surface of the substrate 11 and the upper surface of the p-type cap layer 620, respectively.
【0059】図9は、図8の半導体レーザ装置600お
よび比較例の発振特性を示すグラフである。縦軸は光出
力(mW)で、横軸は注入電流(mA)である。測定条
件は室温(25℃)で、CW(連続)動作である。グラ
フを見ると、実施例ではモードの乱れを示すキンクは約
750mWで現われており、高い出力まで安定したモー
ドで発振していることが判る。FIG. 9 is a graph showing oscillation characteristics of the semiconductor laser device 600 of FIG. 8 and a comparative example. The vertical axis is the light output (mW), and the horizontal axis is the injection current (mA). Measurement conditions are room temperature (25 ° C.) and CW (continuous) operation. In the graph, the kink indicating the mode disturbance appears at about 750 mW in the example, and it can be seen that oscillation is performed in a stable mode up to a high output.
【0060】一方、比較例の構造は、n型GaAsから
成る基板611の上に、n型クラッド層612(AlG
aAs,Al組成x=0.17)、n型光導波層613
(GaAs,厚さt=0.48μm)、n型キャリアブ
ロック層614(AlGaAs,x=0.40,t=
0.03μm)、活性層615(In0.18Ga0.8 2A
s量子井戸層とGaAsバリア層)、p型キャリアブロ
ック層616(AlGaAs,x=0.40,t=0.
03μm)、p型光導波層617(GaAs,t=0.
48μm)、p型クラッド層618(AlGaAs,x
=0.17)をMOVPE(有機金属気相成長法)など
を用いて順次製膜し、さらにp型クラッド層618の上
にp型キャップ層620(GaAs)を形成した。ま
た、屈折率閉じ込め構造を形成するため、p型光導波層
617の内部に一対の低屈折率のn型電流阻止層619
(AlGaAs,x=0.20)を埋め込んで電流注入
部601を形成している。On the other hand, the structure of the comparative example is such that an n-type cladding layer 612 (AlG
aAs, Al composition x = 0.17), n-type optical waveguide layer 613
(GaAs, thickness t = 0.48 μm), n-type carrier block layer 614 (AlGaAs, x = 0.40, t =
0.03 μm), active layer 615 (In 0.18 Ga 0.82 A)
s quantum well layer and GaAs barrier layer), p-type carrier block layer 616 (AlGaAs, x = 0.40, t = 0.
03 μm), p-type optical waveguide layer 617 (GaAs, t = 0.
48 μm), p-type cladding layer 618 (AlGaAs, x
= 0.17) was sequentially formed using MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) or the like, and a p-type cap layer 620 (GaAs) was formed on the p-type cladding layer 618. Further, in order to form a refractive index confinement structure, a pair of low refractive index n-type current blocking layers 619 are provided inside the p-type optical waveguide layer 617.
(AlGaAs, x = 0.20) is embedded to form the current injection portion 601.
【0061】グラフを見ると、比較例ではキンクが約4
00mWで現われてしまい、実施例より劣ることが判
る。Looking at the graph, the kink is about 4 in the comparative example.
It appears at 00 mW and is inferior to the example.
【0062】以上の説明では、キャリアブロック層51
4,516,614,616が存在する光導波構造につ
いて示したが、本発明はキャリアブロック層が存在しな
い光導波構造についても同様に適用可能である。In the above description, the carrier block layer 51
Although the optical waveguide structure having 4,516,614,616 has been described, the present invention can be similarly applied to an optical waveguide structure having no carrier block layer.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、発
振スペクトルの波長分裂を抑制しつつ、活性層に存在す
る光の強度が低減化して、光出射端面での瞬時光学損傷
が起きる光出力を高くすることができ、その結果、高出
力動作を実現できる。As described in detail above, according to the present invention, while suppressing the wavelength splitting of the oscillation spectrum, the intensity of the light existing in the active layer is reduced, and the light that causes instantaneous optical damage at the light emitting end face is obtained. The output can be increased, and as a result, a high output operation can be realized.
【0064】また、活性層と各光導波層との間に高い禁
制帯幅を有するキャリアブロック層をそれぞれ設けるこ
とによって、活性層でのキャリア閉じ込めと光導波層で
の光閉じ込めとを独立して機能させることができるた
め、半導体レーザの温度特性が向上してより高出力の動
作を実現できる。Further, by providing a carrier block layer having a high band gap between the active layer and each optical waveguide layer, carrier confinement in the active layer and light confinement in the optical waveguide layer are independently performed. Since the semiconductor laser can function, the temperature characteristics of the semiconductor laser are improved and higher-power operation can be realized.
【0065】また本発明の手法を屈折率分布構造を有す
る半導体レーザに適用することによって、縦方向のモー
ド安定性が横方向のモード安定性に寄与することにな
り、高い光出力までキンクなしのレーザ発振を実現でき
る。By applying the method of the present invention to a semiconductor laser having a refractive index distribution structure, the mode stability in the vertical direction contributes to the mode stability in the horizontal direction. Laser oscillation can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施の一形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の半導体レーザ装置500における光導波
路の屈折率分布、各モードの実効屈折率、モードプロフ
ァイルを示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a refractive index distribution of an optical waveguide, an effective refractive index of each mode, and a mode profile in the semiconductor laser device 500 of FIG.
【図3】図1の半導体レーザ装置500の発振スペクト
ルの温度変化を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a temperature change of an oscillation spectrum of the semiconductor laser device 500 of FIG.
【図4】半導体レーザ装置の典型的な構造を示す断面図
である。FIG. 4 is a sectional view showing a typical structure of a semiconductor laser device.
【図5】図4の半導体レーザ装置100の発振スペクト
ルの温度変化を示すグラフである。5 is a graph showing a temperature change of an oscillation spectrum of the semiconductor laser device 100 of FIG.
【図6】図4の半導体レーザ装置100の発振スペクト
ルを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an oscillation spectrum of the semiconductor laser device 100 of FIG.
【図7】図4の半導体レーザ装置100における光導波
路の屈折率分布、各モードの実効屈折率、モードプロフ
ァイルを示すグラフである。7 is a graph showing a refractive index distribution of an optical waveguide, an effective refractive index of each mode, and a mode profile in the semiconductor laser device 100 of FIG.
【図8】本発明の実施の他の形態を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図9】図8の半導体レーザ装置600および比較例の
発振特性を示すグラフである。9 is a graph showing oscillation characteristics of the semiconductor laser device 600 of FIG. 8 and a comparative example.
500,600 半導体レーザ装置 501,601 電流注入部 511,611 基板 512,612 n型クラッド層 513,613 n型光導波層 514,614 n型キャリアブロック層 515,615 活性層 516,616 p型キャリアブロック層 517,617 p型光導波層 518,618 p型クラッド層 519,619 n型電流阻止層 520,620 p型キャップ層 500, 600 Semiconductor laser device 501, 601 Current injection section 511, 611 Substrate 512, 612 N-type cladding layer 513, 613 N-type optical waveguide layer 514, 614 N-type carrier block layer 515, 615 Active layer 516, 616 P-type carrier Block layer 517,617 p-type optical waveguide layer 518,618 p-type cladding layer 519,619 n-type current blocking layer 520,620 p-type cap layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 康一 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 内藤 由美 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 室 清文 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 小磯 武 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 山田 義和 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 大久保 敦 千葉県袖ケ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA21 AA74 AA83 BA09 CA04 CB02 EA16 EA18 EA24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Koichi Igarashi 580-32, Takuji Nagaura, Sodegaura City, Chiba Prefecture Inside Mitsui Chemicals, Inc. (72) Yumi Naito Takuji Nagaura, Sodegaura City, Chiba Prefecture, Japan 580 No. 32 Mitsui Chemicals Co., Ltd. (72) Inventor Kiyofumi Muro Kiyoshi No. 580 No. 580 No. 352, Nagaura-ji Takuji, Sodegaura-shi, Chiba No. 32 Mitsui Chemicals, Inc. (72) Inventor Yoshikazu Yamada Chiba Prefecture, Sodegaura City, Chiba Prefecture, No. 580 No. 580 No. 32 Mitsui Chemicals Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Okubo, Chiba Prefecture, Sodegaura City, Nagaura Character Takuji 580 No. 32 Mitsui Chemicals, Inc. F-term (reference) 5F073 AA21 AA74 AA83 BA09 CA04 CB02 EA16 EA18 EA24
Claims (5)
以上の禁制帯幅を有するn型およびp型の光導波層がそ
れぞれ設けられ、 活性層および各光導波層を挟むように、該光導波層の禁
制帯幅以上の禁制帯幅を有するn型およびp型のクラッ
ド層がそれぞれ設けられた半導体レーザ装置において、 n型およびp型のクラッド層の屈折率のうち小さい方の
屈折率をnc1、光導波路における1次導波モードの実効
屈折率の実部をRe(ne1)としたとき、次式(A)の条件
を満たし、 nc1 ≦ Re(ne1) …(A) n型およびp型のクラッド層の組成を非対称化すること
により、積層方向に高次導波モードが存在しないように
したことを特徴とする半導体レーザ装置。1. An n-type and a p-type optical waveguide layer having a forbidden band width equal to or larger than the forbidden band width of the active layer is provided on both sides of the active layer, and the active layer and the respective optical waveguide layers are sandwiched therebetween. A semiconductor laser device provided with n-type and p-type cladding layers each having a forbidden band width greater than or equal to the forbidden band width of the optical waveguide layer, wherein the smaller one of the refractive indices of the n-type and p-type cladding layers Is the refractive index of nc1, and the real part of the effective refractive index of the first-order guided mode in the optical waveguide is Re (ne1), the condition of the following expression (A) is satisfied, and nc1 ≦ Re (ne1) (A) A semiconductor laser device characterized in that the composition of the n-type and p-type cladding layers is made asymmetric so that no higher-order waveguide mode exists in the laminating direction.
p型のクラッド層の間の厚みをt、n型およびp型の光
導波層の屈折率をnw とし、n型およびp型のクラッド
層の屈折率のうち小さい方の屈折率をnc1としたとき、
光導波層およびクラッド層を含む光導波路が次式(1)
の条件を満たすことを特徴とする請求項1記載の半導体
レーザ装置。 【数1】 2. The laser wavelength in a vacuum is λ, the thickness between the n-type and p-type cladding layers is t, the refractive index of the n-type and p-type optical waveguide layers is nw, and the n-type and p-type When the smaller one of the refractive indices of the cladding layers is nc1,
The optical waveguide including the optical waveguide layer and the cladding layer has the following formula (1)
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied. (Equation 1)
うち大きい方の屈折率をnc2、光導波路における基本導
波モードの実効屈折率をne0としたとき、次式(2)の
条件を満たすことを特徴とする請求項2記載の半導体レ
ーザ装置。 Re(ne1) < nc2 ≦ ne0 …(2)3. When the larger one of the refractive indices of the n-type and p-type cladding layers is nc2 and the effective refractive index of the fundamental waveguide mode in the optical waveguide is ne0, the condition of the following equation (2) is satisfied. 3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein: Re (ne1) <nc2 ≤ ne0 ... (2)
および該光導波層の禁制帯幅以上の禁制帯幅を有するキ
ャリアブロック層がそれぞれ設けられたことを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の半導体レーザ装置。4. A carrier block layer having a band gap greater than or equal to the band gap of the active layer and the optical waveguide layer is provided between the active layer and each optical waveguide layer. Item 4. The semiconductor laser device according to any one of Items 1 to 3.
層内に屈折率分布構造を有することを特徴とする請求項
1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ装置。5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the lamination has a refractive index distribution structure in order to control a transverse mode of the laser beam.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004253776A (en) * | 2003-01-31 | 2004-09-09 | Sharp Corp | Semiconductor laser element and optical information recording device |
JP2014212186A (en) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser element |
WO2020145128A1 (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor optical element |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152680A (en) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Nec Corp | Semiconductor laser and manufacture thereof |
WO1993016513A1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-08-19 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser element and laser manufactured using the same |
JPH08195529A (en) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser epitaxial crystalline laminate and semiconductor laser |
WO1997050158A1 (en) * | 1996-06-24 | 1997-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser |
JPH10190127A (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Mitsui Chem Inc | Semiconductor laser element |
JPH1187856A (en) * | 1997-09-16 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | Gallium nitride compound semiconductor laser and manufacture thereof |
-
2000
- 2000-08-24 JP JP2000254329A patent/JP4523131B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05152680A (en) * | 1991-11-29 | 1993-06-18 | Nec Corp | Semiconductor laser and manufacture thereof |
WO1993016513A1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-08-19 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Semiconductor laser element and laser manufactured using the same |
JPH08195529A (en) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser epitaxial crystalline laminate and semiconductor laser |
WO1997050158A1 (en) * | 1996-06-24 | 1997-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser |
JPH10190127A (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Mitsui Chem Inc | Semiconductor laser element |
JPH1187856A (en) * | 1997-09-16 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | Gallium nitride compound semiconductor laser and manufacture thereof |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004253776A (en) * | 2003-01-31 | 2004-09-09 | Sharp Corp | Semiconductor laser element and optical information recording device |
JP2014212186A (en) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser element |
WO2020145128A1 (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor optical element |
JP2020113567A (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor optical device |
JP7139952B2 (en) | 2019-01-08 | 2022-09-21 | 日本電信電話株式会社 | semiconductor optical device |
US11705693B2 (en) | 2019-01-08 | 2023-07-18 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor optical element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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