JP2003158341A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JP2003158341A JP2003158341A JP2002341215A JP2002341215A JP2003158341A JP 2003158341 A JP2003158341 A JP 2003158341A JP 2002341215 A JP2002341215 A JP 2002341215A JP 2002341215 A JP2002341215 A JP 2002341215A JP 2003158341 A JP2003158341 A JP 2003158341A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放射ビームの断面形状をほぼ真円に近くし、
光ファイバとの結合効率を高めることができる量子井戸
構造の半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 ＩｎＰ基板１のほぼ中央部分に量子井戸層７
を形成し、その左右両側に狭窄層８を形成する。量子井
戸層７はＮ型クラッド層２と光閉じ込め層２３と活性層
２４と光閉じ込め層２５とＰ型クラッド層６との積層構
造によって構成し、活性層２４と光閉じ込め層２３，２
５の厚みの総和を１０００Å以上２０００Å以下にし
て、光閉じ込め係数を小さくし、活性層２４内に閉じ込
められて活性化した光をクラッド層２，６側にしみ出す
しみ出し量を大きくして活性層２４およびしみ出し部分
から放出する垂直方向のビームの広がり角を小さくして
ほぼ真円に近いパターンモードのビームを出力させる。
光ファイバとの結合効率を高めることができる量子井戸
構造の半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 ＩｎＰ基板１のほぼ中央部分に量子井戸層７
を形成し、その左右両側に狭窄層８を形成する。量子井
戸層７はＮ型クラッド層２と光閉じ込め層２３と活性層
２４と光閉じ込め層２５とＰ型クラッド層６との積層構
造によって構成し、活性層２４と光閉じ込め層２３，２
５の厚みの総和を１０００Å以上２０００Å以下にし
て、光閉じ込め係数を小さくし、活性層２４内に閉じ込
められて活性化した光をクラッド層２，６側にしみ出す
しみ出し量を大きくして活性層２４およびしみ出し部分
から放出する垂直方向のビームの広がり角を小さくして
ほぼ真円に近いパターンモードのビームを出力させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、量子井戸構造をした半
導体レーザ素子に関するものである。
導体レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の光源として、量子井戸半導体レ
ーザ素子が従来から広く使用されており、この種の典型
的な埋め込み型導波路を有する量子井戸半導体レーザ素
子の構造が図４に示されている。
ーザ素子が従来から広く使用されており、この種の典型
的な埋め込み型導波路を有する量子井戸半導体レーザ素
子の構造が図４に示されている。
【０００３】同図において、Ｎ型のＩｎＰ基板１の中央
部分に量子井戸層７が形成され、この量子井戸層７の左
右両側に狭窄層８が形成されている。前記量子井戸層７
はＮ型クラッド層２の上側に光閉じ込め層（ＧＲＩＮ−
ＳＣＨ領域）３と活性層４と光閉じ込め層５とＩｎＰか
らなるＰ型クラッド層６を順に積層形成したものからな
り、光閉じ込め層３，５は４種類の異なる組成のＧａＩ
ｎＡｓＰの層、すなわち、バンドギャップ波長λｇが
１．０５，１．１０，１．２０および１．３０μｍであ
って厚みがそれぞれ３００Åの４種類のＧａＩｎＡｓＰ
を積層して屈折率を階段状に変化させ、活性層４内の光
を上下両側から閉じ込める機能を有している。
部分に量子井戸層７が形成され、この量子井戸層７の左
右両側に狭窄層８が形成されている。前記量子井戸層７
はＮ型クラッド層２の上側に光閉じ込め層（ＧＲＩＮ−
ＳＣＨ領域）３と活性層４と光閉じ込め層５とＩｎＰか
らなるＰ型クラッド層６を順に積層形成したものからな
り、光閉じ込め層３，５は４種類の異なる組成のＧａＩ
ｎＡｓＰの層、すなわち、バンドギャップ波長λｇが
１．０５，１．１０，１．２０および１．３０μｍであ
って厚みがそれぞれ３００Åの４種類のＧａＩｎＡｓＰ
を積層して屈折率を階段状に変化させ、活性層４内の光
を上下両側から閉じ込める機能を有している。
【０００４】活性層４はバンドギャップ波長λｇが１．
５５μｍであって厚みが６５ÅのＧａＩｎＡｓＰからな
るウェル層と、バンドギャップ波長λｇが１．３０μｍ
であって厚みが８０ÅのＧａＩｎＡｓＰからなるバリヤ
層とによるウェル数５のＭＱＷ活性層で構成されてい
る。
５５μｍであって厚みが６５ÅのＧａＩｎＡｓＰからな
るウェル層と、バンドギャップ波長λｇが１．３０μｍ
であって厚みが８０ÅのＧａＩｎＡｓＰからなるバリヤ
層とによるウェル数５のＭＱＷ活性層で構成されてい
る。
【０００５】この量子井戸構造の半導体レーザ素子を作
製するときには、ＩｎＰ基板１の上側の全面に亙ってＮ
型クラッド層２と光閉じ込め層３と活性層４と光閉じ込
め層５とＰ型クラッド層６を積層形成し、然る後に、量
子井戸の幅Ｌを約２μｍ残してメサ・ストライプ形状に
なるようにその左右両側をエッチングで除去し、この除
去した部分に、Ｐ型ＩｎＰ層９とＮ型ＩｎＰ層１０を再
成長することによって埋め込んで狭窄層８となし、これ
ら活性層４と狭窄層８を形成した上側にＩｎＰからなる
Ｐ型クラッド層１１を成長形成し、然る後に、下面側に
Ｎ側電極１２を、上面側にＰ側電極１３を形成すること
によって作製される。
製するときには、ＩｎＰ基板１の上側の全面に亙ってＮ
型クラッド層２と光閉じ込め層３と活性層４と光閉じ込
め層５とＰ型クラッド層６を積層形成し、然る後に、量
子井戸の幅Ｌを約２μｍ残してメサ・ストライプ形状に
なるようにその左右両側をエッチングで除去し、この除
去した部分に、Ｐ型ＩｎＰ層９とＮ型ＩｎＰ層１０を再
成長することによって埋め込んで狭窄層８となし、これ
ら活性層４と狭窄層８を形成した上側にＩｎＰからなる
Ｐ型クラッド層１１を成長形成し、然る後に、下面側に
Ｎ側電極１２を、上面側にＰ側電極１３を形成すること
によって作製される。
【０００６】この種の半導体レーザ素子を駆動するとき
には、Ｐ側電極１３にプラス側の電源電圧を印加し、Ｎ
側電極１２に電源電圧のマイナス側を接続する。Ｐ側電
極１３からＮ側電極１２に流れる電流は狭窄層８には流
れないので、量子井戸層７に集中して流れることとな
り、これにより、活性層４が励起され、この活性層４の
励起によって活性層４の一方側の端面から光源光が発せ
られる（通常、活性層４の両端側に反射率の異なる反射
膜が形成され、活性層４内で励起された光のパワーが反
射率の小さい方のしきい値を越えたときにその端面側か
ら光源光が発せられる）。
には、Ｐ側電極１３にプラス側の電源電圧を印加し、Ｎ
側電極１２に電源電圧のマイナス側を接続する。Ｐ側電
極１３からＮ側電極１２に流れる電流は狭窄層８には流
れないので、量子井戸層７に集中して流れることとな
り、これにより、活性層４が励起され、この活性層４の
励起によって活性層４の一方側の端面から光源光が発せ
られる（通常、活性層４の両端側に反射率の異なる反射
膜が形成され、活性層４内で励起された光のパワーが反
射率の小さい方のしきい値を越えたときにその端面側か
ら光源光が発せられる）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の半導体レーザ素子を作製する場合、活性層４の断面形
状が長方形状になるのを避けることができず、このた
め、活性層４から発せられる垂直な方向のビームの広が
り角は活性層４の水平方向（平行な方向）のビームの広
がり角よりも大きくなる。例えば、前記従来例の半導体
レーザでは活性層４の垂直方向のビームの広がり角は３
６°となり、活性層４の水平方向のビームの広がり角は
２５°程度となり、垂直方向のビームの広がり角が大き
くなるので、活性層４から発せられるビームの断面形状
が楕円形となり、半導体レーザ素子から円形コアの光フ
ァイバへ光を導入するとき、その光の結合効率が悪くな
るという問題があった。
の半導体レーザ素子を作製する場合、活性層４の断面形
状が長方形状になるのを避けることができず、このた
め、活性層４から発せられる垂直な方向のビームの広が
り角は活性層４の水平方向（平行な方向）のビームの広
がり角よりも大きくなる。例えば、前記従来例の半導体
レーザでは活性層４の垂直方向のビームの広がり角は３
６°となり、活性層４の水平方向のビームの広がり角は
２５°程度となり、垂直方向のビームの広がり角が大き
くなるので、活性層４から発せられるビームの断面形状
が楕円形となり、半導体レーザ素子から円形コアの光フ
ァイバへ光を導入するとき、その光の結合効率が悪くな
るという問題があった。
【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、活性層から発するビ
ームの広がりパターンをほぼ円形状にして光ファイバへ
の結合効率を高めることができる半導体レーザ素子を提
供することにある。
なされたものであり、その目的は、活性層から発するビ
ームの広がりパターンをほぼ円形状にして光ファイバへ
の結合効率を高めることができる半導体レーザ素子を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の発明は、ＩｎＰ基板上に複数のＧａ１−ＸＩｎＸＡ
ｓ１−ＹＰＹ井戸層とバリヤ層からなる多重量子井戸を
含む活性層と、該活性層を上下両側からサンドイッチ状
に挟む光閉じ込め層とを有する埋込み型半導体レーザ素
子において、上下一方の光閉じ込め層の厚みは活性層よ
りは薄く、かつ、活性層と上下の光閉じ込め層の厚さの
総和を１０００Å以上２０００Å以下にしたことを特徴
として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の発明は、ＩｎＰ基板上に複数のＧａ１−ＸＩｎＸＡ
ｓ１−ＹＰＹ井戸層とバリヤ層からなる多重量子井戸を
含む活性層と、該活性層を上下両側からサンドイッチ状
に挟む光閉じ込め層とを有する埋込み型半導体レーザ素
子において、上下一方の光閉じ込め層の厚みは活性層よ
りは薄く、かつ、活性層と上下の光閉じ込め層の厚さの
総和を１０００Å以上２０００Å以下にしたことを特徴
として構成されている。
【００１０】さらに、第２の発明は、前記第１の発明の
構成を備えたものにおいて、半導体レーザ素子は励起光
源用であって光ファイバと光結合させて用いるものとし
たことを特徴とする。
構成を備えたものにおいて、半導体レーザ素子は励起光
源用であって光ファイバと光結合させて用いるものとし
たことを特徴とする。
【００１１】さらに、第３の発明は、前記第２の発明の
構成を備えたものにおいて、励起帯波長を１．４８μｍ
帯としたことを特徴とする。
構成を備えたものにおいて、励起帯波長を１．４８μｍ
帯としたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】上記構成の本発明において、活性層とその上下
の光閉じ込め層との厚さの総和を２０００Å以下に薄く
したことで、光閉じ込め係数が小さくなり、活性層内で
励起される光のエネルギは活性層から光閉じ込め層の外
側のクラッド層側に滲み出す。この滲み出し量は量子井
戸の幅の中間部分で最大になる結果、このクラッド層側
に滲み出した領域を加味した光放射面は円形に近くな
り、これにより、放射される光の垂直方向と水平方向の
ビームの広がり角はほぼ等しくなり、円形に近いモード
パターンのビームが光源光として出力される。
の光閉じ込め層との厚さの総和を２０００Å以下に薄く
したことで、光閉じ込め係数が小さくなり、活性層内で
励起される光のエネルギは活性層から光閉じ込め層の外
側のクラッド層側に滲み出す。この滲み出し量は量子井
戸の幅の中間部分で最大になる結果、このクラッド層側
に滲み出した領域を加味した光放射面は円形に近くな
り、これにより、放射される光の垂直方向と水平方向の
ビームの広がり角はほぼ等しくなり、円形に近いモード
パターンのビームが光源光として出力される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、従来例と同一の部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図１には本発明に係る半導体
レーザ素子の一実施例が示されている。この実施例の半
導体レーザ素子も従来例と同様に量子井戸構造を呈し
て、量子井戸層７と狭窄層８を有している。そして、こ
れら、ＩｎＰ基板１上に形成される各層はＭＯ−ＣＶＤ
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）による気相成長等
を利用して形成されている。この実施例における量子井
戸層７は従来例と同様にＩｎＰ基板１上にＮ型クラッド
層２と光閉じ込め層２３と活性層２４と光閉じ込め層２
５とＰ型クラッド層６を積層して形成されてなるが、本
実施例が従来例と異なる第１の特徴的なことは、光閉じ
込め層２３，２５と活性層２４の厚みの総和を２０００
Å以下にしたことであり、第２の特徴は光閉じ込め層２
３，２５の厚みを活性層２４の厚みよりも薄くしたこと
であり、それ以外の構成は前記従来例と同様である。
する。なお、従来例と同一の部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図１には本発明に係る半導体
レーザ素子の一実施例が示されている。この実施例の半
導体レーザ素子も従来例と同様に量子井戸構造を呈し
て、量子井戸層７と狭窄層８を有している。そして、こ
れら、ＩｎＰ基板１上に形成される各層はＭＯ−ＣＶＤ
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）による気相成長等
を利用して形成されている。この実施例における量子井
戸層７は従来例と同様にＩｎＰ基板１上にＮ型クラッド
層２と光閉じ込め層２３と活性層２４と光閉じ込め層２
５とＰ型クラッド層６を積層して形成されてなるが、本
実施例が従来例と異なる第１の特徴的なことは、光閉じ
込め層２３，２５と活性層２４の厚みの総和を２０００
Å以下にしたことであり、第２の特徴は光閉じ込め層２
３，２５の厚みを活性層２４の厚みよりも薄くしたこと
であり、それ以外の構成は前記従来例と同様である。
【００１４】半導体レーザを励起光源用の１．４８μｍ
帯の励起帯波長で動作させる場合、励起光源としてのビ
ームパワーは通信用のビームパワーよりも大きなパワー
であり、励起光源用の１．４８μｍ帯の励起帯波長で動
作するためには活性層と上下の光閉じ込め層の厚さの総
和に厚さが必要であり、この励起光源用の１．４８μｍ
帯の励起帯波長で動作させるのに自ずから定まる前記総
和の下限の厚みは１０００オングストローム（Å）であ
る。
帯の励起帯波長で動作させる場合、励起光源としてのビ
ームパワーは通信用のビームパワーよりも大きなパワー
であり、励起光源用の１．４８μｍ帯の励起帯波長で動
作するためには活性層と上下の光閉じ込め層の厚さの総
和に厚さが必要であり、この励起光源用の１．４８μｍ
帯の励起帯波長で動作させるのに自ずから定まる前記総
和の下限の厚みは１０００オングストローム（Å）であ
る。
【００１５】前記光閉じ込め層２３はバンドギャップ波
長λｇが１．２０μｍと１．３０μｍであって層厚が共
に２００Åの異なる２種類のＧａＩｎＡｓＰにより構成
されており、また、光閉じ込め層２５も同一の構成とな
っている。活性層２４は従来例と同様に、バンドギャッ
プ波長λｇが１．５５μｍで層厚が６５ÅのＧａＩｎＡ
ｓＰのウェル層と、バンドギャップ波長が１．３０μｍ
で層厚が８０ÅのＧａＩｎＡｓＰのバリヤ層からなり、
そのウェル数は５である。この実施例では、光閉じ込め
層２３の層厚が４００Å、活性層２４の層厚が６４５
Å、光閉じ込め層２５の層厚が４００Åとしたことで、
光閉じ込め層２３と活性層２４と光閉じ込め層２５の厚
みの総和は１４４５Åとなり、従来例の３０４５Åに比
べ薄型となっている。
長λｇが１．２０μｍと１．３０μｍであって層厚が共
に２００Åの異なる２種類のＧａＩｎＡｓＰにより構成
されており、また、光閉じ込め層２５も同一の構成とな
っている。活性層２４は従来例と同様に、バンドギャッ
プ波長λｇが１．５５μｍで層厚が６５ÅのＧａＩｎＡ
ｓＰのウェル層と、バンドギャップ波長が１．３０μｍ
で層厚が８０ÅのＧａＩｎＡｓＰのバリヤ層からなり、
そのウェル数は５である。この実施例では、光閉じ込め
層２３の層厚が４００Å、活性層２４の層厚が６４５
Å、光閉じ込め層２５の層厚が４００Åとしたことで、
光閉じ込め層２３と活性層２４と光閉じ込め層２５の厚
みの総和は１４４５Åとなり、従来例の３０４５Åに比
べ薄型となっている。
【００１６】本実施例の半導体レーザ素子を駆動したと
き、電極１２，１３間に流れる電流は量子井戸層７に集
中して活性層２４内に閉じ込められる光を励起し、活性
層２４内の光エネルギを高めるが、このとき、光閉じ込
め層２３，２５の層厚を薄くしたことで、光閉じ込め係
数が小さくなり、この結果、活性層２５内に閉じ込めら
れて活性化された光のクラッド層２，６へのしみ出しが
大きくなる。このクラッド層２，６への光のしみ出し
は、量子井戸の幅Ｌの中央部がいちばん大きく、両端側
に向かうにつれ、徐々にしみ出し量が小さくなるので、
活性層２４とクラッド層２，６のしみ出し部分を併せた
光放射の断面形状はほぼ円に近い形状となり、これによ
り、活性層２４および光のしみ出し部分から発せられる
ビームの広がり角は垂直方向と水平方向でほぼ同一の角
度となり、ほぼ円形モードパターンの光となって出力さ
れることとなる。
き、電極１２，１３間に流れる電流は量子井戸層７に集
中して活性層２４内に閉じ込められる光を励起し、活性
層２４内の光エネルギを高めるが、このとき、光閉じ込
め層２３，２５の層厚を薄くしたことで、光閉じ込め係
数が小さくなり、この結果、活性層２５内に閉じ込めら
れて活性化された光のクラッド層２，６へのしみ出しが
大きくなる。このクラッド層２，６への光のしみ出し
は、量子井戸の幅Ｌの中央部がいちばん大きく、両端側
に向かうにつれ、徐々にしみ出し量が小さくなるので、
活性層２４とクラッド層２，６のしみ出し部分を併せた
光放射の断面形状はほぼ円に近い形状となり、これによ
り、活性層２４および光のしみ出し部分から発せられる
ビームの広がり角は垂直方向と水平方向でほぼ同一の角
度となり、ほぼ円形モードパターンの光となって出力さ
れることとなる。
【００１７】本発明者は本実施例の半導体レーザ素子を
作製し、その放射されるビームの広がり角度を測定した
ところ、図２の測定結果を得た。これによれば、５０ｍ
Ｗの放射パワーの時の垂直方向の広がり角は２５．０°
（同図の（ｂ））であり、水平方向の広がり角度は２
５．４°（同図の（ａ））であり、ほぼ真円に近い放射
ビームパターンを作り出すことができた。
作製し、その放射されるビームの広がり角度を測定した
ところ、図２の測定結果を得た。これによれば、５０ｍ
Ｗの放射パワーの時の垂直方向の広がり角は２５．０°
（同図の（ｂ））であり、水平方向の広がり角度は２
５．４°（同図の（ａ））であり、ほぼ真円に近い放射
ビームパターンを作り出すことができた。
【００１８】図３は本実施例の半導体レーザ素子をＡＲ
−ＨＲコーティングして共振器長１ｍｍとしたレーザダ
イオードに光ファイバを結合してモジュール化した装置
の出力特性を示したものである。これによれば、駆動電
流１Ａのときに、光ファイバの端光出力として１２８ｍ
Ｗという励起光源用として使用され得る高出力が得られ
ており、このときの半導体レーザ素子と光ファイバの結
合効率は７０％であった。なお、このときの半導体レー
ザの励起帯波長は活性層のウエル層及びバリヤ層の層厚
と各層のバンドギャップ波長から発光波長を計算すると
１．４８μｍ帯となる。従来例の半導体レーザ素子と光
ファイバの結合効率を同様に調べたところ、その結合効
率は５０％程度であり、従来例に場合に比べ、本実施例
は約２０％も結合効率を向上させることができた。
−ＨＲコーティングして共振器長１ｍｍとしたレーザダ
イオードに光ファイバを結合してモジュール化した装置
の出力特性を示したものである。これによれば、駆動電
流１Ａのときに、光ファイバの端光出力として１２８ｍ
Ｗという励起光源用として使用され得る高出力が得られ
ており、このときの半導体レーザ素子と光ファイバの結
合効率は７０％であった。なお、このときの半導体レー
ザの励起帯波長は活性層のウエル層及びバリヤ層の層厚
と各層のバンドギャップ波長から発光波長を計算すると
１．４８μｍ帯となる。従来例の半導体レーザ素子と光
ファイバの結合効率を同様に調べたところ、その結合効
率は５０％程度であり、従来例に場合に比べ、本実施例
は約２０％も結合効率を向上させることができた。
【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では光閉じ込め層２３，２５と活性層２４の総和
の厚みを１４４５Åにしたが、この総和の厚みは２００
０Å以下であればよい。本発明者は光閉じ込め層２３，
２５と活性層２４の厚みの総和と、クラッド層への光の
滲み出しによる出射ビームの広がり角との関係を実験に
よって調べたところ、前記総和の厚みが２０００Åを越
えた場合には光滲み出し量はほとんどなくなってビーム
の出射パターンはほぼ楕円形状となり、光ファイバとの
結合効率の特性改善が得られなかったが、総和の厚みが
２０００Åを境界として、それ以下になるにつれ、光の
滲み出しが次第に大きくなり、出射ビームパターンの形
状が楕円形から円形に近くなり、光ファイバへの結合効
率を向上できることを確認できた。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では光閉じ込め層２３，２５と活性層２４の総和
の厚みを１４４５Åにしたが、この総和の厚みは２００
０Å以下であればよい。本発明者は光閉じ込め層２３，
２５と活性層２４の厚みの総和と、クラッド層への光の
滲み出しによる出射ビームの広がり角との関係を実験に
よって調べたところ、前記総和の厚みが２０００Åを越
えた場合には光滲み出し量はほとんどなくなってビーム
の出射パターンはほぼ楕円形状となり、光ファイバとの
結合効率の特性改善が得られなかったが、総和の厚みが
２０００Åを境界として、それ以下になるにつれ、光の
滲み出しが次第に大きくなり、出射ビームパターンの形
状が楕円形から円形に近くなり、光ファイバへの結合効
率を向上できることを確認できた。
【００２０】また、上記実施例では活性層２４の厚みを
従来例と同様の厚みにし、光閉じ込め層２３，２５の厚
みを薄くすることで、活性層２４と光閉じ込め層２３，
２５の総和の厚みを薄くしたが（本実施例では光閉じ込
め層２３，２５の厚みを活性層２４よりも薄くしてい
る）、もちろん、光閉じ込め層２３，２５と共に、活性
層２４の厚みを薄くしてもよい。
従来例と同様の厚みにし、光閉じ込め層２３，２５の厚
みを薄くすることで、活性層２４と光閉じ込め層２３，
２５の総和の厚みを薄くしたが（本実施例では光閉じ込
め層２３，２５の厚みを活性層２４よりも薄くしてい
る）、もちろん、光閉じ込め層２３，２５と共に、活性
層２４の厚みを薄くしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、量子井戸の活性層とこの活性
層の上下両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００
Å以下にしたものであるから、この総和が薄型となっ
て、光閉じ込め係数が小さくなり、活性層内に閉じ込め
られて活性化された光のクラッド層へのしみ出し量が多
くなる。特に、活性層を挟む上下の一方の光閉じ込め層
の厚みを活性層の厚みよりも薄くすることで、従来例に
比べ、光閉じ込め層の格段の薄型化が図れ、光のしみ出
し効果が得られるとともに、活性層とこの活性層の上下
両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００Å以下の
薄型構造にするのが容易となる。活性層とこの活性層の
上下両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００Å以
下にした薄型構造により、半導体レーザ素子から出射す
るビームの垂直方向の広がり角を小さくして、垂直方向
と水平方向の広がり角をほぼ同じくして円形モードパタ
ーンのビームとして出力することができるので、光ファ
イバに対する結合効率を格段に高めることができる。
層の上下両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００
Å以下にしたものであるから、この総和が薄型となっ
て、光閉じ込め係数が小さくなり、活性層内に閉じ込め
られて活性化された光のクラッド層へのしみ出し量が多
くなる。特に、活性層を挟む上下の一方の光閉じ込め層
の厚みを活性層の厚みよりも薄くすることで、従来例に
比べ、光閉じ込め層の格段の薄型化が図れ、光のしみ出
し効果が得られるとともに、活性層とこの活性層の上下
両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００Å以下の
薄型構造にするのが容易となる。活性層とこの活性層の
上下両側の光閉じ込め層との厚みの総和を２０００Å以
下にした薄型構造により、半導体レーザ素子から出射す
るビームの垂直方向の広がり角を小さくして、垂直方向
と水平方向の広がり角をほぼ同じくして円形モードパタ
ーンのビームとして出力することができるので、光ファ
イバに対する結合効率を格段に高めることができる。
【００２２】特に、励起光源用としての高出力ビームを
発射させる場合、活性層とこの活性層の上下両側の光閉
じ込め層との厚みの総和が厚いと、発射ビームのビーム
パターンは楕円パターンとなってしまうが、本発明のよ
うに、活性層とこの活性層の上下両側の光閉じ込め層と
の厚みの総和を２０００Å以下に薄型化することにより
励起光源用の高出力の発射ビームにおいても良好な円形
モードのビームパターンが得られるという効果を奏する
ものである。
発射させる場合、活性層とこの活性層の上下両側の光閉
じ込め層との厚みの総和が厚いと、発射ビームのビーム
パターンは楕円パターンとなってしまうが、本発明のよ
うに、活性層とこの活性層の上下両側の光閉じ込め層と
の厚みの総和を２０００Å以下に薄型化することにより
励起光源用の高出力の発射ビームにおいても良好な円形
モードのビームパターンが得られるという効果を奏する
ものである。
【図１】本発明に係る半導体レーザ素子の一実施例の断
面構成図である。
面構成図である。
【図２】同実施例の半導体レーザ素子のビーム広がり角
のグラフである。
のグラフである。
【図３】同実施例の半導体レーザ素子を組み込んだモジ
ュールにおける出力特性グラフである。
ュールにおける出力特性グラフである。
【図４】従来の量子井戸構造の半導体レーザ素子の断面
図である。
図である。
１ ＩｎＰ基板
２ Ｎ型クラッド層
６，１１ Ｐ型クラッド層
７ 量子井戸層
８ 狭窄層
９ Ｐ型ＩｎＰ層
１０ Ｎ型ＩｎＰ層
２３，２５ 光閉じ込め層
２４ 活性層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 菊田 俊夫
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA22 AA45 AA74 AA76 AA83
AA89 AB28 BA03 CA12 DA05
EA20 EA24 EA29
Claims (3)
- 【請求項１】 ＩｎＰ基板上に複数のＧａ１−ＸＩｎＸ
Ａｓ１−ＹＰＹ井戸層とバリヤ層からなる多重量子井戸
を含む活性層と、該活性層を上下両側からサンドイッチ
状に挟む光閉じ込め層とを有する埋込み型半導体レーザ
素子において、上下一方の光閉じ込め層の厚みは活性層
よりは薄く、かつ、活性層と上下の光閉じ込め層の厚さ
の総和を１０００Å以上２０００Å以下にしたことを特
徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 半導体レーザ素子は励起光源用であって
光ファイバと光結合させて用いるものとした請求項１記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 励起帯波長を１．４８μｍ帯とした請求
項２記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002341215A JP3572065B2 (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002341215A JP3572065B2 (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 半導体レーザ素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001106894A Division JP3408247B2 (ja) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | 半導体レーザ素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003416832A Division JP3691828B2 (ja) | 2003-12-15 | 2003-12-15 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158341A true JP2003158341A (ja) | 2003-05-30 |
| JP3572065B2 JP3572065B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=19197811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002341215A Expired - Lifetime JP3572065B2 (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3572065B2 (ja) |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002341215A patent/JP3572065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3572065B2 (ja) | 2004-09-29 |
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