▶ マコム テクノロジー ソリューションズ ホールディングス， インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-27
(54)【発明の名称】半導体レーザ
(51)【国際特許分類】
H01S 5/12 20210101AFI20240219BHJP
【ＦＩ】
H01S5/12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023548327
(86)(22)【出願日】2022-03-15
(85)【翻訳文提出日】2023-08-09
(86)【国際出願番号】 US2022020296
(87)【国際公開番号】W WO2022197646
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】17/204,550
(32)【優先日】2021-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518066415
【氏名又は名称】マコム テクノロジー ソリューションズ ホールディングス， インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＣＯＭ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＨＯＬＤＩＮＧＳ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【弁理士】
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】ジアン， イーファン
(72)【発明者】
【氏名】グリーン， マルコム アール．
(72)【発明者】
【氏名】パルツ， ウルフギャング
(72)【発明者】
【氏名】フー， リーファ
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AA08
5F173AA22
5F173AB13
5F173AB14
5F173AB23
5F173AB24
5F173AR14
5F173AR36
(57)【要約】
長手方向軸線、第１のファセット端、及び第２のファセット端を有する活性領域を有する半導体レーザが開示される。第２のファセット端は、各半導体レーザから主出力光線を放出する。第１のファセット端は、低反射率被膜を有していてもよい。第１のファセット端は、活性領域の前記長手方向軸線と非垂直であってもよい。これらの半導体レーザは、活性領域の長手方向軸線に沿って複数の回折格子を有する分散フィードバック（ＤＦＢ）レーザであってもよい。複数の回折格子には、３つの異なる格子を含んでいてもよい。第１の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第１の距離だけ離隔していてもよい。第２の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第２の距離だけ離隔していてもよい。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体レーザであって、長手方向軸線、第１のファセット端、及び第２のファセット端を有する活性領域であって、前記第２のファセット端が、当該半導体レーザからの出力光線を放出する、活性領域と、
前記活性領域の前記第１のファセット端に設けられた第１の低反射率被膜と、
前記活性領域の前記第２のファセット端に設けられた第２の低反射率被膜と、
前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された複数の回折格子であって、前記活性領域の前記第１のファセット端に近接して配置された第１の回折格子と、前記活性領域の前記第２のファセット端に近接して配置された第２の回折格子と、前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間に配置された第３の回折格子と、を含み、前記第１の回折格子が、前記第３の回折格子から前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って第１の距離だけ離隔し、前記第２の回折格子が、前記第３の回折格子から前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って第２の距離だけ離隔し、前記第１の距離及び前記第２の距離がそれぞれ、ゼロよりも大きい、複数の回折格子と、
を備えた、半導体レーザ。
【請求項2】
前記活性領域の前記長手方向軸線に沿った前記第３の回折格子の中間点が、前記活性領域の前記第１のファセット端よりも前記活性領域の前記第２のファセット端の近くに配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項3】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔がおよそ３０％～およそ７０％の範囲内で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項4】
前記第３の回折格子の前記中間点が、前記第１のファセット端からの前記活性領域の長さのおよそ６０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項5】
前記第３の回折格子が、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、前記第３の回折格子の前記第２の端部が、前記第３の回折格子の前記第１の端部よりも前記活性領域の前記第２のファセット端から２倍超遠く、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項6】
前記第３の回折格子の前記中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項7】
前記第３の回折格子が、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、前記第３の回折格子の前記第２の端部が、前記活性領域の前記第２のファセット端から前記第３の回折格子の前記第１の端部よりも前記活性領域の前記第２のファセット端から２倍超遠く、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項8】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項9】
前記第１の回折格子のそれぞれが、第１の一定ピッチを有し、前記第２の回折格子が、第２の一定ピッチを有する、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項10】
前記第１の一定ピッチが、前記第２の一定ピッチに等しい、請求項９に記載の半導体レーザ。
【請求項11】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４７％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項12】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも５３％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項13】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも６０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項14】
前記第３の回折格子が、波形ピッチ変調回折格子である、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項15】
前記第３の回折格子が、４分の１波長シフト格子構造である、請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項16】
半導体レーザであって、長手方向軸線、第１のファセット端、及び第２のファセット端を有する活性領域であって、前記第１のファセット端が、前記長手方向軸線と非垂直で、前記第２のファセット端が、当該半導体レーザから出力ビームを放出する、活性領域と、
前記活性領域の前記第２のファセット端に設けられた第１の低反射率被膜と、
前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された複数の回折格子であって、前記活性領域の前記第１のファセット端に近接して配置された第１の回折格子と、前記活性領域の前記第２のファセット端に近接して配置された第２の回折格子と、前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間に配置された第３の回折格子と、を含み、前記第１の回折格子が、前記第３の回折格子から前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って第１の距離だけ離隔し、前記第２の回折格子が、前記第３の回折格子から前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って第２の距離だけ離隔し、前記第１の距離及び前記第２の距離がそれぞれ、ゼロよりも大きい、複数の回折格子と、
を備えた、半導体レーザ。
【請求項17】
前記活性領域の前記長手方向軸線に沿った前記第３の回折格子の中間点が、前記活性領域の前記第１のファセット端よりも前記活性領域の前記第２のファセット端の近くに配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項18】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔がおよそ３０％～およそ７０％の範囲内で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項19】
前記第３の回折格子の前記中間点が、前記第１のファセット端からの前記活性領域の長さのおよそ６０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１７に記載の半導体レーザ。
【請求項20】
前記第３の回折格子が、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、前記第３の回折格子の前記第２の端部が、前記活性領域の前記第２のファセット端から前記第３の回折格子の前記第１の端部よりも前記活性領域の前記第２のファセット端から２倍超遠く、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１７に記載の半導体レーザ。
【請求項21】
前記第３の回折格子の前記中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１７に記載の半導体レーザ。
【請求項22】
前記第３の回折格子が、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、前記第３の回折格子の前記第２の端部が、前記活性領域の前記第２のファセット端から前記第３の回折格子の前記第１の端部よりも前記活性領域の前記第２のファセット端から２倍超遠く、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項23】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項24】
前記第１の回折格子のそれぞれが、第１の一定ピッチを有し、前記第２の回折格子が、第２の一定ピッチを有する、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項25】
前記第１の一定ピッチが、前記第２の一定ピッチに等しい、請求項２４に記載の半導体レーザ。
【請求項26】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも４７％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項27】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも５３％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項28】
前記第３の回折格子の中間点が、前記第１のファセット端から前記第２のファセット端までの全長に対して、前記第１のファセット端からの間隔が少なくとも６０％で、前記活性領域の前記長手方向軸線に沿って配置された、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項29】
前記活性領域の前記第１のファセット端に設けられた第２の低反射率被膜をさらに備えた、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項30】
前記第３の回折格子が、波形ピッチ変調回折格子である、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【請求項31】
前記第３の回折格子が、４分の１波長シフト格子構造である、請求項１６に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
[0001]本願は、２０２１年３月１７日に出願された米国特許出願第１７／２０４，５５０号「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＡＳＥＲＳ」に関するものであり、そのすべての開示内容を本明細書に明示的に援用する。
【技術分野】
【0002】
[0002]本開示は、半導体レーザ、特に、複数の格子を有する分散フィードバック（ＤＦＢ）半導体レーザに関する。
【背景技術】
【0003】
[0003]図１を参照すると、複数の分散フィードバック（ＤＦＢ）格子１２を有する従来の半導体レーザ１０が表されている。従来の半導体レーザ１０は、活性層１４、ｎ型クラッド層１６、及びｐ型クラッド層１８を具備する。活性層１４は、長手方向軸線２０を有する。活性層１４は、後部ファセット３０及び前部ファセット３２によって、長手方向に境界が定められている。後部ファセット３０には、高反射率被膜が設けられている。例示的な高反射率被膜は、入射光の５０％以上を反射する。前部ファセット３２には、低反射率被膜が設けられている。例示的な低反射率被膜は、入射光の５％未満を反射する。
【0004】
[0004]複数のＤＦＢ格子１２には、後部ファセット３０に近接して配置され、長手方向長さ４２を有する後部標準回折格子４０と、前部ファセット３２に近接して配置され、長手方向長さ４６を有する前部標準回折格子４４と、後部標準回折格子４０と前部標準回折格子４４との間に配置され、長手方向長さ５０を有する第３の格子４８と、を含む。後部標準回折格子４０及び第３の格子４８は、領域５２によって分離されており、前部標準回折格子４４及び第３の格子４８は、領域５４によって分離されている。領域５２及び５４はそれぞれ、如何なる格子構造も含まない。例えば、領域５２及び５４はそれぞれ、ｐ型クラッド層材料で構成され、如何なる格子構造も存在し得ない。別の例において、領域５２及び５４はそれぞれ、ｐ型クラッド層材料と異なる材料のブロックを含み、如何なる格子構造も存在し得ない。このため、後部標準回折格子４４及び第３の格子４８は不連続であり、第３の格子４８及び前部標準回折格子４４も不連続である。第３の格子４８は、後部標準回折格子４０及び前部標準回折格子４４と異なるピッチを有する。
【0005】
[0005]図２を参照すると、活性層１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子４０の長手方向長さ４２は、およそ２５μｍであり、前部標準回折格子４４の長手方向長さ４６は、およそ７５μｍであり、第３の格子４８の長手方向長さ５０は、およそ５０μｍである。領域５２及び５４の長手方向長さは、およそ１００ナノメートル（ｎｍ）又は３００ｎｍであり、図２には表していないことが了解されるものとする。
【0006】
[0006]半導体レーザ１０は、ＩＩＩ－Ｖ材料で構成された活性層と、ＩＩＩ－Ｖ材料で構成されたｎ型クラッド層１６と、ＩＩＩ－Ｖ材料で構成されたｐ型クラッド層１８と、を有する。後部標準回折格子４０のピッチは、２００ｎｍ前後である。
【発明の概要】
【0007】
[0007]本開示の例示的な一実施形態においては、半導体レーザが提供される。この半導体レーザは、長手方向軸線、第１のファセット端、及び第２のファセット端を有する活性領域であり、第２のファセット端が、当該半導体レーザから出力光線を放出する、活性領域と、活性領域の第１のファセット端に設けられた第１の低反射率被膜と、活性領域の第２のファセット端に設けられた第２の低反射率被膜と、活性領域の長手方向軸線に沿って配置された複数の回折格子と、を備える。複数の回折格子は、活性領域の第１のファセット端に近接して配置された第１の回折格子と、活性領域の第２のファセット端に近接して配置された第２の回折格子と、第１の回折格子と第２の回折格子との間に配置された第３の回折格子と、を含み、第１の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第１の距離だけ離隔し、第２の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第２の距離だけ離隔し、第１の距離及び第２の距離はそれぞれ、ゼロよりも大きい。
【0008】
[0008]その一例において、活性領域の長手方向軸線に沿った第３の回折格子の中間点は、活性領域の第１のファセット端よりも活性領域の第２のファセット端の近くに配置されている。その一変形例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端からの活性領域の長さのおよそ６０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。その別の変形例において、第３の回折格子は、活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、第３の回折格子の第２の端部は、活性領域の第２のファセット端から第３の回折格子の第１の端部よりも活性領域の第２のファセット端から２倍超遠く、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。その別の変形例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0009】
[0009]その別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔がおよそ３０％～およそ７０％の範囲内で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0010】
[0010]その別の例において、第３の回折格子は、活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、第３の回折格子の第２の端部は、活性領域の第２のファセット端から第３の回折格子の第１の端部よりも活性領域の第２のファセット端から２倍超遠く、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0011】
[0011]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0012】
[0012]そのさらに別の例において、第１の回折格子のそれぞれは、第１の一定ピッチを有し、第２の回折格子は、第２の一定ピッチを有する。その一変形例において、第１の一定ピッチは、第２の一定ピッチに等しい。
【0013】
[0013]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４７％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0014】
[0014]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも５３％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0015】
[0015]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも６０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0016】
[0016]そのさらに別の例において、第３の回折格子は、波形ピッチ変調回折格子である。
【0017】
[0017]そのさらに別の例において、第３の回折格子は、４分の１波長シフト格子構造である。
【0018】
[0018]その別の例示的な実施形態においては、半導体レーザが提供される。この半導体レーザは、長手方向軸線、第１のファセット端、及び第２のファセット端を有する活性領域であり、第１のファセット端が、長手方向軸線と非垂直で、第２のファセット端が、当該半導体レーザから出力ビームを放出する、活性領域と、活性領域の第２のファセット端に設けられた第１の低反射率被膜と、活性領域の長手方向軸線に沿って配置された複数の回折格子と、を備える。複数の回折格子は、活性領域の第１のファセット端に近接して配置された第１の回折格子と、活性領域の第２のファセット端に近接して配置された第２の回折格子と、第１の回折格子と第２の回折格子との間に配置された第３の回折格子と、を含み、第１の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第１の距離だけ離隔し、第２の回折格子は、第３の回折格子から活性領域の長手方向軸線に沿って第２の距離だけ離隔し、第１の距離及び第２の距離はそれぞれ、ゼロよりも大きい。
【0019】
[0019]その一例において、活性領域の長手方向軸線に沿った第３の回折格子の中間点は、活性領域の第１のファセット端よりも活性領域の第２のファセット端の近くに配置されている。
【0020】
[0020]その別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔がおよそ３０％～およそ７０％の範囲内で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。その一変形例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端からの活性領域の長さのおよそ６０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。その別の変形例において、第３の回折格子は、活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、第３の回折格子の第２の端部は、活性領域の第２のファセット端から第３の回折格子の第１の端部よりも活性領域の第２のファセット端から２倍超遠く、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。そのさらに別の変形例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0021】
[0021]その別の例において、第３の回折格子は、活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した第１の端部及び第２の端部を含み、第３の回折格子の第２の端部は、活性領域の第２のファセット端から第３の回折格子の第１の端部よりも活性領域の第２のファセット端から２倍超遠く、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0022】
[0022]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0023】
[0023]そのさらに別の例において、第１の回折格子のそれぞれは、第１の一定ピッチを有し、第２の回折格子は、第２の一定ピッチを有する。その一変形例において、第１の一定ピッチは、第２の一定ピッチに等しい。
【0024】
[0024]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも４７％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0025】
[0025]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも５３％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0026】
[0026]そのさらに別の例において、第３の回折格子の中間点は、第１のファセット端から第２のファセット端までの全長に対して、第１のファセット端からの間隔が少なくとも６０％で、活性領域の長手方向軸線に沿って配置されている。
【0027】
[0027]そのさらに別の例において、この半導体レーザは、活性領域の第１のファセット端に設けられた第２の低反射率被膜をさらに備える。
【0028】
[0028]その別の例において、第３の回折格子は、波形ピッチ変調回折格子である。
【0029】
[0029]その別の例において、第３の回折格子は、４分の１波長シフト格子構造である。
【図面の簡単な説明】
【0030】
本開示の前述及び他の特徴及び利点、並びにこれらを実現する様態については、添付の図面と併せた例示的な実施形態に関する以下の説明を参照することによって、より明らかになるとともに、より深く理解されよう。
【図1】活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した複数の格子を含む従来の分散フィードバック半導体レーザの代表図である。
【図3】活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した複数の格子と、前部ファセット上の低反射率被膜及び後部ファセット上の低反射率被膜と、を含む本開示の例示的な分散フィードバック半導体レーザの代表側面図である。
【図5】活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した複数の格子と、前部ファセット上の低反射率被膜及びｙ－ｚ平面において角度が付いた角度付き無被覆後部ファセットと、を含む本開示の例示的な分散フィードバック半導体レーザの代表側面図である。
【図7】活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した複数の格子と、前部ファセット上の低反射率被膜及びｙ－ｚ平面において角度が付いた後部ファセット上の低反射率被膜と、を含む本開示の例示的な分散フィードバック半導体レーザの代表側面図である。
【図8】活性領域の長手方向軸線に沿って離隔した複数の格子と、ドロップ格子法によってκが低減された格子と、を含む本開示の別の例示的な分散フィードバック半導体レーザの代表図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
[0046]本開示の原理の理解の促進を目的として、以下、後述の図面に示す実施形態を参照する。本明細書に開示の実施形態は、包括的であることも、以下の詳細な説明に開示の厳密な形態に本開示を限定することも意図しない。むしろ、これらの実施形態は、当業者がそれぞれの教示内容を利用可能となるように選定及び記載する。したがって、本開示の範囲の制限の意図はない。複数の図面を通して、対応する参照文字は、対応する部分を示す。
【0032】
[0047]用語「結合する」（ｃｏｕｐｌｅｓ）、「結合された」（ｃｏｕｐｌｅｄ）、「結合器」（ｃｏｕｐｌｅｒ）及びその変形は、２つ以上の構成要素が直接、物理的に接触した構成、並びに、２つ以上の構成要素が互いに直接は接触していない（例えば、構成要素が少なくとも第３の構成要素を介して「結合」されている）ものの、依然として互いに協働若しくは相互作用する構成の両者を含むのに用いられる。
【0033】
[0048]別段の指定のない限り、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる特徴のサイズ、量、及び物理的特性を表すすべての数字は、すべての場合において、用語「およそ（ａｂｏｕｔ）」により修飾されるものとして了解される。したがって、特に指定のない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本明細書に開示の教示内容を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
【0034】
[0049]本開示の全体及び特許請求の範囲において場合により、第１、第２、第３、及び第４等の数値用語は、様々な構成要素又は特徴に関連して使用する。このような使用に、構成要素又は特徴の順序付けを示す意図はない。むしろ、参照対象の構成要素又は特徴の識別において読者を補助するために数値用語を使用しており、構成要素又は特徴の特定の順序を与えるものとして狭く解釈すべきものではない。
【0035】
[0050]図３を参照すると、複数の分散フィードバック（ＤＦＢ）格子１１２を有する例示的な半導体レーザ１００の側面図が示されている。図４は、半導体レーザ１００の上面図である。半導体レーザ１００は、活性層１１４、ｎ型クラッド層１１６、及びｐ型クラッド層１１８を具備する。活性層１１４は、長手方向軸線１２０を有する。活性層１１４は、後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２によって、長手方向に境界が定められている。実施形態において、ｎ型クラッド層１１６は、活性層１１４の下方に配置されており、ｐ型クラッド層１１８は、活性層１１４の上方に配置されている。
【0036】
[0051]前部ファセット１３２には、低反射率被膜が設けられている。例示的な低反射率被膜は、入射光の最大およそ５％を反射する。図３及び図４に示す実施形態において、後部ファセット１３０は、低反射率被膜が設けられ、半導体レーザ１００の長手方向軸線１２０と垂直である。例示的な低反射率被膜は、入射光の最大およそ５％を反射する。図５及び図６を参照すると、半導体レーザ１００’の他の実施形態が示されており、後部ファセット１３０が被覆されておらず、半導体レーザ１００の長手方向軸線１２０に対して角度が付いている。図５に示す例において、後部ファセット１３０は、Ｙ－Ｚ平面において角度が付いている。図６に示す例において、後部ファセット１３０は、Ｘ－Ｙ平面において角度が付いている。図７を参照すると、半導体レーザ１００’’の別の実施形態が示されており、後部ファセット１３０には低反射率被膜が設けられ、Ｙ－Ｚ平面において、半導体レーザ１００の長手方向軸線１２０に対して角度が付いている。例示的な低反射率被膜は、入射光の最大およそ５％を反射する。低反射率被膜又は角度付きファセットの使用により、図１の従来の半導体レーザ１０の高反射率被膜と比較して、デバイスのＳＭＳＲ収率に対するファセット相の影響が取り除かれ、半導体レーザ１００、１００’、１００’’の動作温度全体での勾配変動が抑制され得る。
【0037】
[0052]図３及び図４を参照すると、複数のＤＦＢ格子１１２には、後部ファセット１３０に近接して配置され、長手方向長さ１４２を有する後部標準回折格子１４０と、前部ファセット１３２に近接して配置され、長手方向長さ１４６を有する前部標準回折格子１４４と、後部標準回折格子１４０と前部標準回折格子１４４との間に配置され、長手方向長さ１５０を有する第３の格子１４８と、を含む。
【0038】
[0053]後部標準回折格子１４０及び格子１４８は、領域１５２によって分離されており、前部標準回折格子１４４及び格子１４８は、領域１５４によって分離されている。領域１５２及び１５４はそれぞれ、如何なる格子構造も含まない。例えば、領域１５２及び１５４はそれぞれ、ｐ型クラッド層材料で構成され、如何なる格子構造も存在し得ない。別の例において、領域１５２及び１５４はそれぞれ、ｐ型クラッド層材料と異なる材料のブロックを含み、如何なる格子構造も存在し得ない。このため、後部標準回折格子１４４及び格子１４８は不連続であり、格子１４８及び前部標準回折格子１４４も不連続である。図示の実施形態において、格子１４８は、波形ピッチ変調（ＣＰＭ）回折格子である。
【0039】
[0054]実施形態において、格子１４８は、４分の１波長シフト（ＱＷＳ）格子構造である。４分の１波長シフト格子構造は、それぞれが一定の格子ピッチ及び深さを有する第１の格子領域及び第２の格子領域を含む。第１の格子領域及び第２の格子領域は、第１の格子構造と第２の格子構造との間の界面において位相跳躍πで接合されている。実施形態においては、格子１４８のＣＰＭ構造の代わりに、４分の１波長シフト格子構造によって、領域１５２及び領域１５４が除外され得る。実施形態においては、格子１４８のＣＰＭ構造の代わりに、４分の１波長シフト格子構造によって、領域１５２及び領域１５４が維持される。
【0040】
[0055]半導体レーザ１００は、図４及び図６に示すようなリッジ導波管構造又は埋め込みヘテロ構造を有していてもよい。ｎ型クラッド層１１６の例示的な材料としては、ＩＩＩ－Ｖ材料が挙げられる。ｐ型クラッド層１１８の例示的な材料としては、ＩＩＩ－Ｖ材料が挙げられる。活性層１１４の例示的な材料としては、ＩＩＩ－Ｖ材料が挙げられる。
【0041】
[0056]図３を参照すると、後部標準回折格子１４０は、一定ピッチを有する。実施形態において、一定ピッチは、およそ２００ナノメートル（ｎｍ）であるが、より長いピッチが実装されていてもよいし、より短いピッチが実装されていてもよい。実施形態において、後部回折格子１４０は、ピッチが一定ではないチャープ格子であってもよい。実施形態において、前部標準回折格子１４４は、一定ピッチを有する。実施形態において、一定ピッチは、およそ２００ナノメートル（ｎｍ）であるが、より長いピッチが実装されていてもよいし、より短いピッチが実装されていてもよい。実施形態において、前部回折格子１４４は、ピッチが一定ではないチャープ格子であってもよい。実施形態において、後部標準回折格子１４０のピッチは、前部標準回折格子１４４のピッチに等しい。実施形態において、後部標準回折格子１４０のピッチは、前部標準回折格子１４４のピッチに等しくない。実施形態において、格子１４８のピッチは、後部標準回折格子１４０のピッチ及び前部標準回折格子１４４のピッチよりも短い。実施形態において、格子１４８のピッチは、後部標準回折格子１４０のピッチ及び前部標準回折格子１４４のピッチよりも長い。
【0042】
[0057]図８を参照すると、レーザ１００の別の実施形態が示されており、前部回折格子１４４’は、当該回折格子１４４’が周期的な格子構造の一部を欠くドロップ格子ピッチ法によって、格子強度が低下している。実施形態においては、複数のＤＦＢ格子１１２の１つ又は複数の部分の格子強度が低下することにより、レーザ１００の長手方向軸線１２０に沿った電力分布を調整可能である。実施形態においては、複数のＤＦＢ格子１１２の１つ又は複数の部分が均一な格子であってもよいし、チャープ格子であってもよい。
【0043】
[0058]図９～図１３は、レーザ１００の例示的な種々実施形態を示している。図示の実施形態のいずれもがおよそ１５０ミクロン（μｍ）の全長を有するが、より短いレーザ又はより長いレーザが生成されるようになっていてもよい。さらに、図示の実施形態はいずれも、格子１４８の長さがおよそ５０μｍである一方、より短い格子１４８又はより長い格子１４８が生成されるようになっていてもよい。この追加又は代替として、格子１４８の中間点は、およそ３０％～およそ７０％等の範囲内で後部ファセット１３０又は前部ファセット１３２に向かって移動していてもよい。例えば、長さが１５０μｍのレーザ１００において、格子１４８の中間点は、後部ファセット１３０からおよそ４５μｍ（およそ３０％）～後部ファセットからおよそ１０５μｍ（およそ７０％）であってもよい。
【0044】
[0059]図９を参照すると、図３のレーザ１００の一例が与えられている。活性層１１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子１４０の長手方向長さ１４２は、およそ６５μｍであり、前部標準回折格子１４４の長手方向長さ１４６は、およそ３５μｍであり、格子１４８の長手方向長さ１５０は、およそ５０μｍである。後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２にはそれぞれ、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線と垂直で、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、被覆されていない。
【0045】
[0060]図１０を参照すると、図３のレーザ１００の一例が与えられている。活性層１１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子１４０の長手方向長さ１４２は、およそ５５μｍであり、前部標準回折格子１４４の長手方向長さ１４６は、およそ４５μｍであり、格子１４８の長手方向長さ１５０は、およそ５０μｍである。後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２にはそれぞれ、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線と垂直で、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、被覆されていない。
【0046】
[0061]図１１を参照すると、図３のレーザ１００の一例が与えられている。活性層１１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子１４０の長手方向長さ１４２は、およそ４５μｍであり、前部標準回折格子１４４の長手方向長さ１４６は、およそ５５μｍであり、格子１４８の長手方向長さ１５０は、およそ５０μｍである。後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２にはそれぞれ、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線と垂直で、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、被覆されていない。
【0047】
[0062]図１２を参照すると、図３のレーザ１００の一例が与えられている。活性層１１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子１４０の長手方向長さ１４２は、およそ３５μｍであり、前部標準回折格子１４４の長手方向長さ１４６は、およそ６５μｍであり、格子１４８の長手方向長さ１５０は、およそ５０μｍである。後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２にはそれぞれ、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線と垂直で、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、被覆されていない。
【0048】
[0063]図１３を参照すると、図３のレーザ１００の一例が与えられている。活性層１１４の長手方向長さは、およそ１５０ミクロン（μｍ）であり、後部標準回折格子１４０の長手方向長さ１４２は、およそ２５μｍであり、前部標準回折格子１４４の長手方向長さ１４６は、およそ６５μｍであり、格子１４８の長手方向長さ１５０は、およそ５０μｍである。後部ファセット１３０及び前部ファセット１３２にはそれぞれ、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線と垂直で、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、低反射率被膜が設けられている。実施形態において、後部ファセット１３０は、活性層１１４の長手方向軸線に対して角度が付いており、被覆されていない。
【0049】
[0064]図９～図１３に与える例の長手方向長さ１４２、長手方向長さ１４６、及び長手方向長さ１５０の対応する値を表１に与える。活性層１１４の長さに対する長手方向長さ１４２、長手方向長さ１４６、及び長手方向長さ１５０の割合を表２に与える。後部ファセット１３０までの距離に対する格子１４８の後縁、前縁、及び中間点の割合を表３に与える。
【0050】
【表1】
【表2】
【表3】
[0065]実施形態において、活性領域１１４の長手方向軸線１２０に沿った格子１４８の中間点は、活性領域１１４のファセット端１３０よりも活性領域１１４のファセット端１３２の近くに配置されている。実施形態において、格子１４８の中間点は、後部ファセット１３０からおよそ３０％～およそ７０％の範囲内で、活性領域１１４の長手方向軸線１２０に沿って配置されていてもよい。実施形態において、格子１４８の中間点は、後部ファセット１３０からおよそ３３％～およそ６０％の範囲内で、活性領域１１４の長手方向軸線１２０に沿って配置されていてもよい。
【0051】
[0066]実施形態において、格子１４８の後端１６０は、活性領域１１４のファセット端１３２から格子１４８の前端１６２よりも活性領域１１４のファセット端１３２から２倍超遠く、活性領域１１４の長手方向軸線１２０に沿って配置されていてもよい。実施形態において、格子１４８の前端１６２は、ファセット端１３２から、活性領域１１４の全長手方向長さの最大およそ３７％で、活性領域１１４の長手方向軸線１２０に沿って配置されていてもよい。
【0052】
[0067]図１４を参照すると、チャート１７０は、複数の動作温度において、図９～図１３及び図２の各デバイスのサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）収率閾値（ＳＭＳＲ＞３７ｋＢ等）を満たすデバイスの割合のシミュレーションを示している。各デバイスの最も左側の棒グラフは、動作温度が－４０℃である。各デバイスの中央の棒グラフは、動作温度が２５℃である。各デバイスの最も右側の棒グラフは、動作温度が９５℃である。図示のように、図２のデバイスと比較して、図９～図１１のデバイスはそれぞれ、各動作温度において割合が高い。さらに、格子部系１４８を図２のデバイスと比較して前方に移動させると、複数の動作温度について、ＳＭＳＲ収率閾値を満たすデバイスの割合が高くなる。このため、ファセット端１３０に低反射率被膜を使用し、格子部系１４８をファセット端１３２に向かって移動させると、図示の動作温度においては、図２のデバイスと比較して、ＳＭＳＲ収率の割合が高くなる。とりわけ、ファセット１３０に低反射率被膜を使用することの利点として、図１４及び図１５に示すように、ファセット１３０における位相シフトひいてはデバイスＳＭＳＲ収率及びレーザ勾配に対する位相シフトの影響が取り除かれる。
【0053】
[0068]図９のデバイスのレーザ勾配は、２５℃の動作温度において、図２のデバイスよりも高い。さらに、－４０℃～９５℃の範囲全体でのレーザ勾配は、図２のデバイスと比較して、図９のデバイスでよりタイトである。とりわけ、温度範囲全体で勾配をタイトにする利点は、図２のデバイスと比較して、図９のデバイスの場合にトラッキングエラーが小さくなることである。図９～図１３の各デバイスの高周波数３ｄＢ帯域幅（ＧＨｚ）は、一般的に減衰係数が小さいことから、図２の設計よりも広い３ｄＢ帯域幅を有する。
【0054】
[0069]レーザ１０の高反射率被膜をレーザ１００の低反射率被膜及び／又はレーザ１００の角度付き後部ファセットで置き換えることにより、格子特性に基づいて、ほぼ１００％のＳＭＳＲ収率、前部ファセット出力の増大、及び／又は高速変調性能の向上を実現可能である。
【0055】
[0070]本発明は、例示的な設計を有するものとして説明したが、本開示の思想及び範囲内においてさらに改良可能である。したがって、本願は、その一般的原理を用いた本発明の任意の変形、使用、又は適応を網羅することが意図される。さらに、本願は、本発明が関連する技術分野における既知の慣例又は慣行に含まれるような本開示からの逸脱を網羅することが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】