JP2001358405A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- JP2001358405A JP2001358405A JP2000179066A JP2000179066A JP2001358405A JP 2001358405 A JP2001358405 A JP 2001358405A JP 2000179066 A JP2000179066 A JP 2000179066A JP 2000179066 A JP2000179066 A JP 2000179066A JP 2001358405 A JP2001358405 A JP 2001358405A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スロープ効率が低下することなく、ワットク
ラスの光出力を得ることができる半導体レーザ装置及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体レーザ装置は、活性層を
複数のクラッド層により挟持してなる光導波路１５を共
振器とした半導体レーザ装置において、光導波路１５
は、幅が一様なシングルストライプ領域１３と、幅が出
射端面側に向かって広がるミニフレア領域１４とにより
構成され、これらを選択成長により一括形成することを
特徴とする。
ラスの光出力を得ることができる半導体レーザ装置及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体レーザ装置は、活性層を
複数のクラッド層により挟持してなる光導波路１５を共
振器とした半導体レーザ装置において、光導波路１５
は、幅が一様なシングルストライプ領域１３と、幅が出
射端面側に向かって広がるミニフレア領域１４とにより
構成され、これらを選択成長により一括形成することを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
及びその製造方法に関し、特に、スロープ効率を低下さ
せることなく、ワットクラスの高出力レーザ光を出力す
ることが可能な半導体レーザ装置及びその製造方法に関
するものである。
及びその製造方法に関し、特に、スロープ効率を低下さ
せることなく、ワットクラスの高出力レーザ光を出力す
ることが可能な半導体レーザ装置及びその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信容量の増大に応えるために波
長多重通信（ＷＤＭ）が実現され、このＷＤＭのキーシ
ステムとしてＥｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）
が提案され、実用化されている。このＥＤＦＡにおいて
は、高性能の増幅を実現するためには高出力の励起用レ
ーザが必要不可欠である。そして、この励起用レーザに
おいて大出力を得るためには、励起用レーザの注入電流
を増加させることが必要になり、これに伴い増大する発
熱を抑制して光出力の飽和をなくし、効率よく大出力を
得ることが非常に重要となる。
長多重通信（ＷＤＭ）が実現され、このＷＤＭのキーシ
ステムとしてＥｒドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）
が提案され、実用化されている。このＥＤＦＡにおいて
は、高性能の増幅を実現するためには高出力の励起用レ
ーザが必要不可欠である。そして、この励起用レーザに
おいて大出力を得るためには、励起用レーザの注入電流
を増加させることが必要になり、これに伴い増大する発
熱を抑制して光出力の飽和をなくし、効率よく大出力を
得ることが非常に重要となる。
【０００３】このＥＤＦＡを励起するためにＥＤＦＡ励
起用高出力レーザ装置の様なファブリペロー型高出力レ
ーザ装置が用いられている。この高出力レーザ装置にお
いて要求される特性は大光出力であり、注入電流を増加
させてでも光出力の増大が必要とされる。しかしなが
ら、一般に大電流を注入した場合、発熱により光出力が
飽和してしまう。そこで、例えば共振器長を長くして素
子抵抗および熱抵抗を低減して大電流注入時の発熱によ
る光出力飽和を抑制し、大電流を注入して大きな光出力
を得る高出力レーザ装置が考えられている。しかし、こ
の装置においても、図１１に示すスロープ効率の共振器
長依存性から明らかなように、共振器長Ｌを長くした場
合、スロープ効率ηｄが低下し、大きな光出力が得られ
なくなる。スロープ効率ηｄは、次式により求めること
ができる。
起用高出力レーザ装置の様なファブリペロー型高出力レ
ーザ装置が用いられている。この高出力レーザ装置にお
いて要求される特性は大光出力であり、注入電流を増加
させてでも光出力の増大が必要とされる。しかしなが
ら、一般に大電流を注入した場合、発熱により光出力が
飽和してしまう。そこで、例えば共振器長を長くして素
子抵抗および熱抵抗を低減して大電流注入時の発熱によ
る光出力飽和を抑制し、大電流を注入して大きな光出力
を得る高出力レーザ装置が考えられている。しかし、こ
の装置においても、図１１に示すスロープ効率の共振器
長依存性から明らかなように、共振器長Ｌを長くした場
合、スロープ効率ηｄが低下し、大きな光出力が得られ
なくなる。スロープ効率ηｄは、次式により求めること
ができる。
【数１】 ただし、Ｌは共振器長、Ｒfは出射端面（ＡＲ）側の反
射率、Ｒrは後端面（ＨＲ）側の反射率、αは内部損
失、ηは内部量子効率である。
射率、Ｒrは後端面（ＨＲ）側の反射率、αは内部損
失、ηは内部量子効率である。
【０００４】そこで、レーザ光の出射端面（ＡＲ）側の
反射率Ｒfを低くすることで、スロープ効率ηｄの低下
を補償する装置が考えられている。図１２は、このよう
な高出力半導体レーザ装置を示す断面図であり、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上に、歪量子井戸構造の活性層とｎ−ＩｎＰ
クラッド層とを交互に積層した歪多重量子井戸構造から
なるシングルストライプ構造の活性領域２が形成され、
この活性領域２はさらにクラッド層３により埋め込まれ
ている。この活性領域２においては、出射端面（ＡＲ）
側の反射率Ｒfが小さく、後端面（ＨＲ）側の反射率Ｒr
が大きくなるように、それぞれの端面の反射率が調整さ
れている。
反射率Ｒfを低くすることで、スロープ効率ηｄの低下
を補償する装置が考えられている。図１２は、このよう
な高出力半導体レーザ装置を示す断面図であり、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上に、歪量子井戸構造の活性層とｎ−ＩｎＰ
クラッド層とを交互に積層した歪多重量子井戸構造から
なるシングルストライプ構造の活性領域２が形成され、
この活性領域２はさらにクラッド層３により埋め込まれ
ている。この活性領域２においては、出射端面（ＡＲ）
側の反射率Ｒfが小さく、後端面（ＨＲ）側の反射率Ｒr
が大きくなるように、それぞれの端面の反射率が調整さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のシングルストライプ構造の高出力半導体レーザ装置
においては、レーザ光の出射端面（ＡＲ）側の反射率Ｒ
fと後端面（ＨＲ）側の反射率Ｒrの差が極端に大きくな
ると、図１３に示すように、レーザ装置の共振器方向、
すなわち光軸方向の光の電界強度が、出射端面（ＡＲ）
側で強く、後端面（ＨＲ）側で弱い、偏った形になるの
で、注入キャリアの消費は出射端面（ＡＲ）付近で大き
く、後端面（ＨＲ）付近ではあまり消費されなくなって
しまうこととなる。一方、電流は、共振器の光軸方向に
おいては同じ密度で注入されるので、共振器の光軸方向
において空間的ホールバーニングと称されるキャリア密
度の偏りが生じ、この影響により十分な利得が得られな
くなってしまうことになる。
来のシングルストライプ構造の高出力半導体レーザ装置
においては、レーザ光の出射端面（ＡＲ）側の反射率Ｒ
fと後端面（ＨＲ）側の反射率Ｒrの差が極端に大きくな
ると、図１３に示すように、レーザ装置の共振器方向、
すなわち光軸方向の光の電界強度が、出射端面（ＡＲ）
側で強く、後端面（ＨＲ）側で弱い、偏った形になるの
で、注入キャリアの消費は出射端面（ＡＲ）付近で大き
く、後端面（ＨＲ）付近ではあまり消費されなくなって
しまうこととなる。一方、電流は、共振器の光軸方向に
おいては同じ密度で注入されるので、共振器の光軸方向
において空間的ホールバーニングと称されるキャリア密
度の偏りが生じ、この影響により十分な利得が得られな
くなってしまうことになる。
【０００６】このように、従来のシングルストライプ構
造の高出力半導体レーザ装置においては、高スロープ効
率を得るために出射端面の反射率を低下させすぎて、こ
の出射端面の反射率と後端面の反射率との差が極端に大
きくなった場合、電界強度分布に偏りが発生し、利得が
低下し、スロープ効率が低下することになり、結果的に
光出力が制限され、ワットクラスの光出力を得ることが
難しいという問題点があった。
造の高出力半導体レーザ装置においては、高スロープ効
率を得るために出射端面の反射率を低下させすぎて、こ
の出射端面の反射率と後端面の反射率との差が極端に大
きくなった場合、電界強度分布に偏りが発生し、利得が
低下し、スロープ効率が低下することになり、結果的に
光出力が制限され、ワットクラスの光出力を得ることが
難しいという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、スロープ効率が低下することなく、ワット
クラスの光出力を得ることができる半導体レーザ装置及
びその製造方法を提供することを目的とする。
のであって、スロープ効率が低下することなく、ワット
クラスの光出力を得ることができる半導体レーザ装置及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような半導体レーザ装置及びその製造
方法を採用した。すなわち、請求項１記載の半導体レー
ザ装置は、活性層を複数のクラッド層により挟持してな
る光導波路を共振器とした半導体レーザ装置において、
前記光導波路は、幅が一様なシングルストライプ領域
と、幅が出射端面側に向かって広がるミニフレア領域と
により構成されていることを特徴とする。
に、本発明は次のような半導体レーザ装置及びその製造
方法を採用した。すなわち、請求項１記載の半導体レー
ザ装置は、活性層を複数のクラッド層により挟持してな
る光導波路を共振器とした半導体レーザ装置において、
前記光導波路は、幅が一様なシングルストライプ領域
と、幅が出射端面側に向かって広がるミニフレア領域と
により構成されていることを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の半導体レーザ装置は、請求
項１記載の半導体レーザ装置において、前記活性層は、
量子井戸構造であることを特徴とする。
項１記載の半導体レーザ装置において、前記活性層は、
量子井戸構造であることを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の半導体レーザ装置は、請求
項２記載の半導体レーザ装置において、前記活性層は、
量子井戸構造と障壁層とを交互に積層してなる多重量子
井戸構造であることを特徴とする。
項２記載の半導体レーザ装置において、前記活性層は、
量子井戸構造と障壁層とを交互に積層してなる多重量子
井戸構造であることを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、活性層を複数のクラッド層により挟持してなる光
導波路を共振器とし、該光導波路を、幅が一様なシング
ルストライプ領域と、幅が出射端面側に向かって広がる
ミニフレア領域とにより構成してなる半導体レーザ装置
の製造方法であって、前記ミニフレア領域を前記シング
ルストライプ領域とともに選択成長により一括形成する
ことを特徴とする。
法は、活性層を複数のクラッド層により挟持してなる光
導波路を共振器とし、該光導波路を、幅が一様なシング
ルストライプ領域と、幅が出射端面側に向かって広がる
ミニフレア領域とにより構成してなる半導体レーザ装置
の製造方法であって、前記ミニフレア領域を前記シング
ルストライプ領域とともに選択成長により一括形成する
ことを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法にお
いて、前記選択成長は、前記シングルストライプ領域及
び前記ミニフレア領域のそれぞれの幅に合わせたマスク
を用いて行うことを特徴とする。
法は、請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法にお
いて、前記選択成長は、前記シングルストライプ領域及
び前記ミニフレア領域のそれぞれの幅に合わせたマスク
を用いて行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザ装置及びそ
の製造方法の一実施の形態について図面に基づき説明す
る。まず、本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の
製造方法について、ＥＤＦＡ励起用１．４８μｍ帯高出
力半導体レーザ装置（以下、単に高出力レーザ装置と称
する）を例に採り説明する。
の製造方法の一実施の形態について図面に基づき説明す
る。まず、本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の
製造方法について、ＥＤＦＡ励起用１．４８μｍ帯高出
力半導体レーザ装置（以下、単に高出力レーザ装置と称
する）を例に採り説明する。
【００１４】まず、図１に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１１の（１００）面に、熱ＣＶＤにより膜厚１００ｎｍ
のＳｉＯ2膜を形成した後、フォトリソグラフィー法に
より＜０１１＞方向に一対のパターニングマスク１２を
形成する。マスク１２の開口部は、開口幅Ｗｏが３．０
μｍのシングルストライプ領域１３と、開口幅Ｗｏが
３．０μｍから６．０μｍへと広がるミニフレア領域１
４から構成される。マスク幅Ｗｍは、シングルストライ
プ領域が５．０μｍ、ミニフレア領域は開口幅Ｗｏが
３．０μｍの領域では５．０μｍで、ミニフレア先端の
開口幅Ｗｏが６．０μｍの領域では１０．０μｍとす
る。
１１の（１００）面に、熱ＣＶＤにより膜厚１００ｎｍ
のＳｉＯ2膜を形成した後、フォトリソグラフィー法に
より＜０１１＞方向に一対のパターニングマスク１２を
形成する。マスク１２の開口部は、開口幅Ｗｏが３．０
μｍのシングルストライプ領域１３と、開口幅Ｗｏが
３．０μｍから６．０μｍへと広がるミニフレア領域１
４から構成される。マスク幅Ｗｍは、シングルストライ
プ領域が５．０μｍ、ミニフレア領域は開口幅Ｗｏが
３．０μｍの領域では５．０μｍで、ミニフレア先端の
開口幅Ｗｏが６．０μｍの領域では１０．０μｍとす
る。
【００１５】次に、図２〜図４に示すように、選択ＭＯ
ＶＰＥ（metal-organic vapor phase epitaxy）成長に
より開口部に光導波路を成長する。光導波路１５は、ｎ
−ＩｎＰクラッド層１６（層厚０．１５μｍ、ドーピン
グ濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、歪ＭＱＷ活性層１７
（井戸層：ＩｎＧａＡｓＰ（＋１．０％圧縮歪、膜厚４
ｎｍ）、障壁層：ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長
１．２０μｍ、７０ｎｍ厚）の３周期からなる）、ｐ−
ＩｎＰクラッド層１８（層厚１．０μｍ、ドーピング濃
度５．０×１０17ｃｍ-3）で構成され、選択成長により
シングルストライプ領域、ミニフレア領域を一括形成す
る。
ＶＰＥ（metal-organic vapor phase epitaxy）成長に
より開口部に光導波路を成長する。光導波路１５は、ｎ
−ＩｎＰクラッド層１６（層厚０．１５μｍ、ドーピン
グ濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、歪ＭＱＷ活性層１７
（井戸層：ＩｎＧａＡｓＰ（＋１．０％圧縮歪、膜厚４
ｎｍ）、障壁層：ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長
１．２０μｍ、７０ｎｍ厚）の３周期からなる）、ｐ−
ＩｎＰクラッド層１８（層厚１．０μｍ、ドーピング濃
度５．０×１０17ｃｍ-3）で構成され、選択成長により
シングルストライプ領域、ミニフレア領域を一括形成す
る。
【００１６】このとき、シングルストライプ領域とミニ
フレア領域の各膜厚および組成は、パターニングマスク
１２のマスク幅Ｗｍを変調したことにより開口幅Ｗｏは
異なっても同じ膜厚となる。このため、歪ＭＱＷ活性層
１７のバンドギャップ波長はミニフレア領域とシングル
ストライプ領域で等しくなる。次に、セルフアラインプ
ロセスにより、図５に示すように、光導波路１５の頂上
部にのみＳｉＯ2膜２１を形成する。
フレア領域の各膜厚および組成は、パターニングマスク
１２のマスク幅Ｗｍを変調したことにより開口幅Ｗｏは
異なっても同じ膜厚となる。このため、歪ＭＱＷ活性層
１７のバンドギャップ波長はミニフレア領域とシングル
ストライプ領域で等しくなる。次に、セルフアラインプ
ロセスにより、図５に示すように、光導波路１５の頂上
部にのみＳｉＯ2膜２１を形成する。
【００１７】次に、図６に示すように、ＳｉＯ2膜２１
をマスクとして選択ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２２（層厚０．６μｍ、ドーピング濃度６．
０×１０17ｃｍ-3）を形成する。さらに、ｎ−ＩｎＰ電
流ブロック層２３（層厚０．６μｍ、ドーピング濃度
３．０×１０18ｃｍ-3）を選択成長する。
をマスクとして選択ＭＯＶＰＥ法によりｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２２（層厚０．６μｍ、ドーピング濃度６．
０×１０17ｃｍ-3）を形成する。さらに、ｎ−ＩｎＰ電
流ブロック層２３（層厚０．６μｍ、ドーピング濃度
３．０×１０18ｃｍ-3）を選択成長する。
【００１８】次に、図７〜図９に示すように、ＳｉＯ2
膜２１をバッファードフッ酸により除去した後、ＭＯＶ
ＰＥ法により、ｐ−ＩｎＰオーバクラッド層２７（層厚
３．５μｍ、ドーピング濃度７．０×１０17ｃｍ-3）、
ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２８（層厚０．３μｍ、ド
ーピング濃度５．０×１０18ｃｍ-3）を全面成長する。
次に、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２８上に、Ｃｒ−Ａ
ｕ、Ｔｉ−Ａｕ等からなるｐ側の電極２９を蒸着により
形成した後、アロイする。次に、ｎ−ＩｎＰ基板１１を
厚さが１００μｍになるまで研磨し、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ
−Ｎｉ、Ｔｉ−Ａｕ等からなるｎ側の電極３０を蒸着に
より形成した後、アロイする。
膜２１をバッファードフッ酸により除去した後、ＭＯＶ
ＰＥ法により、ｐ−ＩｎＰオーバクラッド層２７（層厚
３．５μｍ、ドーピング濃度７．０×１０17ｃｍ-3）、
ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２８（層厚０．３μｍ、ド
ーピング濃度５．０×１０18ｃｍ-3）を全面成長する。
次に、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２８上に、Ｃｒ−Ａ
ｕ、Ｔｉ−Ａｕ等からなるｐ側の電極２９を蒸着により
形成した後、アロイする。次に、ｎ−ＩｎＰ基板１１を
厚さが１００μｍになるまで研磨し、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ
−Ｎｉ、Ｔｉ−Ａｕ等からなるｎ側の電極３０を蒸着に
より形成した後、アロイする。
【００１９】ここで、図７は高出力レーザ装置の全体形
状を、図８は同高出力レーザ装置のシングルストライプ
領域を、図９は同高出力レーザ装置のミニフレア領域を
それぞれ示している。このように、シングルストライプ
領域とミニフレア領域とは、光導波路１５の幅のみが異
なる構造になっている。
状を、図８は同高出力レーザ装置のシングルストライプ
領域を、図９は同高出力レーザ装置のミニフレア領域を
それぞれ示している。このように、シングルストライプ
領域とミニフレア領域とは、光導波路１５の幅のみが異
なる構造になっている。
【００２０】次に、劈開により２１００μｍの共振器を
作製し、出射端面側に、反射率が０．１％となるように
ＴｉＯ2／ＳｉＯ2の２層膜からなる低反射膜３５をスパ
ッタにより端面コーティングし、後端面側に、反射率が
９５％となるようにＳｉＯ2／α−Ｓｉ／ＳｉＯ2／α−
Ｓｉ／ＳｉＯ2の５層膜からなる高反射膜３６をスパッ
タにより端面コーティングする。以上の工程により、本
実施の形態の高出力レーザ装置が完成する。
作製し、出射端面側に、反射率が０．１％となるように
ＴｉＯ2／ＳｉＯ2の２層膜からなる低反射膜３５をスパ
ッタにより端面コーティングし、後端面側に、反射率が
９５％となるようにＳｉＯ2／α−Ｓｉ／ＳｉＯ2／α−
Ｓｉ／ＳｉＯ2の５層膜からなる高反射膜３６をスパッ
タにより端面コーティングする。以上の工程により、本
実施の形態の高出力レーザ装置が完成する。
【００２１】次に、本実施の形態の高出力レーザ装置に
一定の順バイアスを印加した場合について説明する。図
８のシングルストライプ領域と、図９のミニフレア領域
を比較すると、開口幅Ｗｏが広いミニフレア領域におい
ては、光導波路１５の頂上部の幅Ｗtopがシングルスト
ライプ領域に比べて広くなる。このため、光導波路１５
の直上部におけるｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２３の間口
の間隔が広くなる。すなわち、有効電流注入幅がシング
ルストライプ領域に比べて広くなることになる。よっ
て、ミニフレア領域の方が、シングルストライプ領域に
比べて電流注入量が増大する。
一定の順バイアスを印加した場合について説明する。図
８のシングルストライプ領域と、図９のミニフレア領域
を比較すると、開口幅Ｗｏが広いミニフレア領域におい
ては、光導波路１５の頂上部の幅Ｗtopがシングルスト
ライプ領域に比べて広くなる。このため、光導波路１５
の直上部におけるｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２３の間口
の間隔が広くなる。すなわち、有効電流注入幅がシング
ルストライプ領域に比べて広くなることになる。よっ
て、ミニフレア領域の方が、シングルストライプ領域に
比べて電流注入量が増大する。
【００２２】このように、共振器方向で選択成長時のマ
スクの開口幅Ｗｏ、つまり光導波路１５の幅を本実施の
形態のように変化させたことにより、この変化に応じ
て、発光領域である歪ＭＱＷ活性層１７に注入する電流
量が変化していることになる。以上により、出射端面と
後端面の反射率が大きく異なるファブリペロー型半導体
レーザ装置においては、光の電界強度の高い部分、すな
わち端面反射率が低い出射端面側で不足しているキャリ
ア密度を、出射端面側の歪ＭＱＷ活性層１７の開口幅Ｗ
ｏをシングルストライプ領域より広げることで補償する
ことができる。
スクの開口幅Ｗｏ、つまり光導波路１５の幅を本実施の
形態のように変化させたことにより、この変化に応じ
て、発光領域である歪ＭＱＷ活性層１７に注入する電流
量が変化していることになる。以上により、出射端面と
後端面の反射率が大きく異なるファブリペロー型半導体
レーザ装置においては、光の電界強度の高い部分、すな
わち端面反射率が低い出射端面側で不足しているキャリ
ア密度を、出射端面側の歪ＭＱＷ活性層１７の開口幅Ｗ
ｏをシングルストライプ領域より広げることで補償する
ことができる。
【００２３】これによって、図１０に示すように、光の
電界強度の共振器の光軸方向における極端な偏りが発生
するおそれがなくなり、この偏りによって発生する空間
的ホールバーニングを抑制することができる。したがっ
て、スロープ効率の向上を目的として出射端面を低反射
率にすることにより、後端面の反射率との差を極端に大
きくした場合であっても、空間的ホールバーニングに起
因する利得の飽和は見られない。よって、より高いスロ
ープ効率を得るために、出射端面の反射率を０．１％以
下とすることでミラーロスが増大した場合であっても、
空間的ホールバーニングにより抑制されていた利得の飽
和がなくなり、高いスロープ効率を実現することができ
る。
電界強度の共振器の光軸方向における極端な偏りが発生
するおそれがなくなり、この偏りによって発生する空間
的ホールバーニングを抑制することができる。したがっ
て、スロープ効率の向上を目的として出射端面を低反射
率にすることにより、後端面の反射率との差を極端に大
きくした場合であっても、空間的ホールバーニングに起
因する利得の飽和は見られない。よって、より高いスロ
ープ効率を得るために、出射端面の反射率を０．１％以
下とすることでミラーロスが増大した場合であっても、
空間的ホールバーニングにより抑制されていた利得の飽
和がなくなり、高いスロープ効率を実現することができ
る。
【００２４】また、共振器の端面における光の電界強度
の集中がなくなるので、端面の光学損傷（Catastrophic
optical Damage （COD））の発生を抑制することがで
きる。本実施の形態の高出力レーザ装置をダイヤモンド
ヒートシンクにジャンクションダウンで融着した後、Ｃ
Ｗ駆動で光出力を測定したところ、発振閾値１２０ｍ
Ａ、スロープ効率０．４５Ｗ／Ａが得られ、３Ａ注入時
に１Ｗの光出力が得られた。
の集中がなくなるので、端面の光学損傷（Catastrophic
optical Damage （COD））の発生を抑制することがで
きる。本実施の形態の高出力レーザ装置をダイヤモンド
ヒートシンクにジャンクションダウンで融着した後、Ｃ
Ｗ駆動で光出力を測定したところ、発振閾値１２０ｍ
Ａ、スロープ効率０．４５Ｗ／Ａが得られ、３Ａ注入時
に１Ｗの光出力が得られた。
【００２５】以上説明したように、本実施の形態の高出
力レーザ装置によれば、共振器の長いレーザ装置の共振
器方向、すなわち光軸方向の電流注入密度分布を変化さ
せることで、光軸方向の光の電界強度分布をフラットに
することができるため、出射端面の反射率を低くした場
合においても、スロープ効率の低下を抑制することがで
きる。
力レーザ装置によれば、共振器の長いレーザ装置の共振
器方向、すなわち光軸方向の電流注入密度分布を変化さ
せることで、光軸方向の光の電界強度分布をフラットに
することができるため、出射端面の反射率を低くした場
合においても、スロープ効率の低下を抑制することがで
きる。
【００２６】本実施の形態の高出力レーザ装置の製造方
法によれば、選択成長によりシングルストライプ領域と
ミニフレア領域を一括形成するので、シングルストライ
プ領域とミニフレア領域を同じ膜厚とすることができ
る。したがって、歪ＭＱＷ活性層１７のバンドギャップ
波長をミニフレア領域とシングルストライプ領域で等し
くすることができ、信頼性の高い高出力レーザ装置を得
ることができる。
法によれば、選択成長によりシングルストライプ領域と
ミニフレア領域を一括形成するので、シングルストライ
プ領域とミニフレア領域を同じ膜厚とすることができ
る。したがって、歪ＭＱＷ活性層１７のバンドギャップ
波長をミニフレア領域とシングルストライプ領域で等し
くすることができ、信頼性の高い高出力レーザ装置を得
ることができる。
【００２７】以上、本発明の半導体レーザ装置及びその
製造方法の一実施の形態について図面に基づき説明して
きたが、具体的な構成は本実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等
が可能である。例えば、本実施の形態では、光導波路１
５は、開口幅が一定のシングルストライプ領域と、開口
幅が出射端面に向かって徐々に広がるミニフレア領域と
により構成されていればよく、ミニフレア領域の幅等に
ついては必要に応じて適宜変更可能である。
製造方法の一実施の形態について図面に基づき説明して
きたが、具体的な構成は本実施形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等
が可能である。例えば、本実施の形態では、光導波路１
５は、開口幅が一定のシングルストライプ領域と、開口
幅が出射端面に向かって徐々に広がるミニフレア領域と
により構成されていればよく、ミニフレア領域の幅等に
ついては必要に応じて適宜変更可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１記
載の半導体レーザ装置によれば、活性層を含む光導波路
を、幅が一様なシングルストライプ領域と、幅が出射端
面側に向かって広がるミニフレア領域とにより構成した
ので、光軸方向の電流密度分布を変化させることがで
き、光導波路における注入キャリア密度分布を平坦にす
ることができる。したがって、出射端面の反射率と後端
面の反射率が極端に異なる場合であっても、空間的ホー
ルバーニングが発生するおそれがなくなり、その結果、
利得の飽和がなくなり、高スロープ効率を得ることがで
きる。
載の半導体レーザ装置によれば、活性層を含む光導波路
を、幅が一様なシングルストライプ領域と、幅が出射端
面側に向かって広がるミニフレア領域とにより構成した
ので、光軸方向の電流密度分布を変化させることがで
き、光導波路における注入キャリア密度分布を平坦にす
ることができる。したがって、出射端面の反射率と後端
面の反射率が極端に異なる場合であっても、空間的ホー
ルバーニングが発生するおそれがなくなり、その結果、
利得の飽和がなくなり、高スロープ効率を得ることがで
きる。
【００２９】以上により、高スロープ効率を維持したま
ま、素子抵抗および熱抵抗の低減を図ることができ、大
電流を注入した場合においても、発熱による光出力飽和
の影響を小さくすることができ、高スロープ効率を得る
ことができる。したがって、ワットクラスの大きな光出
力を実現することができる。
ま、素子抵抗および熱抵抗の低減を図ることができ、大
電流を注入した場合においても、発熱による光出力飽和
の影響を小さくすることができ、高スロープ効率を得る
ことができる。したがって、ワットクラスの大きな光出
力を実現することができる。
【００３０】請求項２記載の半導体レーザ装置によれ
ば、前記活性層を量子井戸構造としたので、発振しきい
値を低下させることができ、その結果、レーザ発振の信
頼性を向上させることができる。
ば、前記活性層を量子井戸構造としたので、発振しきい
値を低下させることができ、その結果、レーザ発振の信
頼性を向上させることができる。
【００３１】請求項３記載の半導体レーザ装置によれ
ば、前記活性層を、量子井戸構造と障壁層とを交互に積
層してなる多重量子井戸構造としたので、発振しきい値
をさらに低下させることができ、その結果、レーザ発振
の信頼性をさらに向上させることができる。
ば、前記活性層を、量子井戸構造と障壁層とを交互に積
層してなる多重量子井戸構造としたので、発振しきい値
をさらに低下させることができ、その結果、レーザ発振
の信頼性をさらに向上させることができる。
【００３２】請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方
法によれば、ミニフレア領域をシングルストライプ領域
とともに選択成長により一括形成するので、シングルス
トライプ領域とミニフレア領域を同じ膜厚とすることが
できる。その結果、高精度の光導波路を形成することが
でき、信頼性の高い半導体レーザ装置を製造することが
できる。
法によれば、ミニフレア領域をシングルストライプ領域
とともに選択成長により一括形成するので、シングルス
トライプ領域とミニフレア領域を同じ膜厚とすることが
できる。その結果、高精度の光導波路を形成することが
でき、信頼性の高い半導体レーザ装置を製造することが
できる。
【００３３】請求項５記載の半導体レーザ装置の製造方
法によれば、前記選択成長を、前記シングルストライプ
領域及び前記ミニフレア領域のそれぞれの幅に合わせた
マスクを用いて行うので、活性層のバンドギャップ波長
を変調させることができ、活性層の幅が異なった場合に
おいても、ミニフレア領域とシングルストライプ領域で
活性層のバンドギャップ波長を等しくすることができ
る。
法によれば、前記選択成長を、前記シングルストライプ
領域及び前記ミニフレア領域のそれぞれの幅に合わせた
マスクを用いて行うので、活性層のバンドギャップ波長
を変調させることができ、活性層の幅が異なった場合に
おいても、ミニフレア領域とシングルストライプ領域で
活性層のバンドギャップ波長を等しくすることができ
る。
【図１】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置の
製造方法を示す斜視図である。
製造方法を示す斜視図である。
【図２】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置の
製造方法を示す斜視図である。
製造方法を示す斜視図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置の
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
【図６】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置の
製造方法を示す断面図である。
製造方法を示す断面図である。
【図７】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置の
製造方法を示す斜視図である。
製造方法を示す斜視図である。
【図８】 図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】 図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１０】 本発明の一実施の形態の高出力レーザ装置
の光導波路の光軸方向の光の電界強度を示す図である。
の光導波路の光軸方向の光の電界強度を示す図である。
【図１１】 スロープ効率の共振器長依存性を示す図で
ある。
ある。
【図１２】 従来の高出力レーザ装置の一例を示す断面
図である。
図である。
【図１３】 従来の高出力レーザ装置の光導波路の光軸
方向の光の電界強度を示す図である。
方向の光の電界強度を示す図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ 活性領域 ３ クラッド層 １１ ｎ−ＩｎＰ基板 １２ パターニングマスク １３ シングルストライプ領域 １４ ミニフレア領域 １５ 光導波路 １６ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １７ 歪ＭＱＷ活性層 １８ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２１ ＳｉＯ2膜 ２２ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 ２３ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ２７ ｐ−ＩｎＰオーバクラッド層 ２８ ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層 ２９ ｐ側の電極 ３０ ｎ側の電極 ３５ 低反射膜 ３６ 高反射膜
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層を複数のクラッド層により挟持し
てなる光導波路を共振器とした半導体レーザ装置におい
て、 前記光導波路は、幅が一様なシングルストライプ領域
と、幅が出射端面側に向かって広がるミニフレア領域と
により構成されていることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】 前記活性層は、量子井戸構造であること
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記活性層は、量子井戸構造と障壁層と
を交互に積層してなる多重量子井戸構造であることを特
徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 活性層を複数のクラッド層により挟持し
てなる光導波路を共振器とし、該光導波路を、幅が一様
なシングルストライプ領域と、幅が出射端面側に向かっ
て広がるミニフレア領域とにより構成してなる半導体レ
ーザ装置の製造方法であって、 前記ミニフレア領域を前記シングルストライプ領域とと
もに選択成長により一括形成することを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記選択成長は、前記シングルストライ
プ領域及び前記ミニフレア領域のそれぞれの幅に合わせ
たマスクを用いて行うことを特徴とする請求項４記載の
半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179066A JP2001358405A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000179066A JP2001358405A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001358405A true JP2001358405A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18680393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000179066A Pending JP2001358405A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001358405A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141382A (ja) * | 2009-02-10 | 2009-06-25 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
| JP2013524527A (ja) * | 2010-04-06 | 2013-06-17 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 半導体レーザーダイオード |
| US9184565B2 (en) | 2012-05-16 | 2015-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element |
| JP2020092128A (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザチップ実装サブマウントおよびその製造方法ならびに半導体レーザモジュール |
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-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000179066A patent/JP2001358405A/ja active Pending
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|---|
| K.SHIGIHARA, T.AOYAGI, S.HINATA, Y.NAGAI, Y.MIHASHI, Y.SEIWA, K.IKEDA, W.SUSAKI: "HIGH-POWER AND FUNDAMENTAL-MODE OSCILLATING FLARED SBA LASERS", ELECTRONICS LETTERS, vol. 24, no. 18, JPN6009006110, 1988, US, pages 1182 - 1183, XP000032005, ISSN: 0001247701 * |
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