(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム（１３）を形成するアクティブ層（３）を備えるエッジ発光型半導体レーザであって、
前記アクティブ層は第１の導波体層（１）に埋め込まれており、
前記第１の導波体層（１）は、第１の外套層（４）と第２の外套層（５）との間に配置されており、かつ、側方向で、前記半導体レーザの共振器を形成する複数の側方ファセット（９）に隣接しており、
前記第２の外套層（５）に第２の導波体層（２）が隣接しており、前記第２の導波体層（２）にはアクティブ層が埋め込まれておらず、
前記第２の導波体層（２）の前記第１の導波体層（１）とは反対の側に第３の外套層（６）が配置されており、
前記第１の導波体層（１）と前記第２の導波体層（２）とは、前記複数の側方ファセット（９）間の各導波体層の側方広がり全体において光学的に相互に結合されている、
エッジ発光型半導体レーザにおいて、
複数の接点面（８ａ，８ｂ，８ｃ）が、周期的間隔で、前記半導体レーザのうち、前記レーザビーム（１３）を形成するアクティブ層（３）の電気的なポンピングに用いられる部分領域上に取り付けられており、
前記複数の接点面（８ａ，８ｂ，８ｃ）の前記周期的間隔はそれぞれ転移長（Ｌｃ）の２倍に等しく、前記転移長（Ｌｃ）は一方の導波体層（１，２）内での最大強度と隣接する最小強度との間隔であり、
前記半導体レーザの各側方ファセット（９）に隣接する各接点面（８ａ，８ｃ）の各中点が各側方ファセット（９）からそれぞれ前記転移長（Ｌｃ）だけ離間している、
ことを特徴とするエッジ発光型半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１記載のエッジ発光型半導体レーザにおいて、
前記第２の導波体層（２）は、前記半導体レーザの前記側方ファセット（９）において前記アクティブ層（３）で形成されたレーザビーム（１３）の少なくとも一部が前記第２の導波体層（２）内を伝播するように、前記第１の導波体層（１）に光学的に結合されている、ことを特徴とするエッジ発光型半導体レーザ。
【請求項３】
請求項２記載のエッジ発光型半導体レーザにおいて、
前記第２の導波体層（２）は、前記第１の導波体層（１）内を伝播するレーザビーム（１３）が前記半導体レーザの前記側方ファセット（９）において最小強度を有するように、前記第１の導波体層（１）に光学的に結合されている、ことを特徴とするエッジ発光型半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載のエッジ発光型半導体レーザにおいて、
前記アクティブ層（３）で形成されたレーザビーム（１３）は定在波を形成し、
前記定在波は、側方向に周期的間隔で、それぞれ、前記第１の導波体層（１）内に最大強度を有し、前記第２の導波体層（２）内に相応する最小強度を有し、かつ、前記第１の導波体層（１）内に最小強度を有し、前記第２の導波体層（２）内に相応する最大強度を有する、ことを特徴とするエッジ発光型半導体レーザ。
【請求項５】
請求項４記載のエッジ発光型半導体レーザにおいて、
前記定在波は、前記半導体レーザの前記側方ファセット（９）のそれぞれにおいて前記第１の導波体層（１）内に最小強度を有する、ことを特徴とするエッジ発光型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念によるエッジ発光型半導体レーザに関する。
【０００２】
本願は、ドイツ国特許出願第102007046722.4号および同第102007058950.8号の優先権を主張するものであり、その開示内容は本願に含まれるものとする。
【背景技術】
【０００３】
エッジ発光型半導体レーザでは、エッジ発光型半導体レーザのレーザミラーを形成する側方ファセットの表面に高い確率で、非放射性の再結合が発生する。すなわち電荷担体は側方ファセットの領域で、熱を発生しながら再結合する。これによって発生した電荷担体欠乏はレーザビームの吸収により調整される。側方ファセットでの熱発生は、半導体本体の内部での熱発生よりも強力であるから、半導体は側方でより強く加熱され、これにより半導体材料の禁制帯が減少する。このことにより、非放射性の再結合が支援され、これはさらなる熱発生の上昇につながる。レーザ強度が比較的高い場合、不安定な循環が発生し、これは側方ファセットの溶解にまで至ることがある。この破壊メカニズムはとりわけアクティブ層に対してクリティカルである。なぜなら、隣接層が通常は比較的大きな禁制帯を有しており、したがってレーザビームに対して実質的に透明だからである。
【０００４】
刊行物EP0416190A1から、半導体レーザの側方ファセットにパッシブ層を設けることが公知である。
【０００５】
刊行物US6323052B1には、半導体レーザの側方ファセットをスパッタプロセスで処理し、そこでの酸化物を除去することが記載されている。この酸化物は、非放射性再結合を引き起こし得る。
【０００６】
刊行物US5171707には、エッジ発光型半導体レーザの側方ファセットの領域に拡散誘導性の混合によって透明領域を形成する方法が記載されている。この透明領域はアクティブ層により形成されるビームを吸収しない。類似の方法が、刊行物ＷO96/11503A2から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＥＰ０４１６１９０Ａ１
【特許文献２】ＵＳ６３２３０５２Ｂ１
【特許文献３】ＵＳ５１７１７０７
【特許文献４】ＷＯ９６／１１５０３Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の基礎とする課題は、半導体レーザの側方ファセットにおける非放射性再結合による熱発生がアクティブ層において緩和される、改善されたエッジ発光型半導体レーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を備えたエッジ発光型半導体レーザによって解決される。本発明の有利な実施形態および発展形態は従属請求に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるエッジ発光型半導体レーザの第１実施例の断面図である。
【図２】本発明によるエッジ発光型半導体レーザの第２実施例の断面図である。
【図３】本発明によるエッジ発光型半導体レーザの第３実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
レーザビームを形成するアクティブ層を備えるエッジ発光型半導体レーザでは、アクティブ層が第１の導波体層に埋め込まれており、この第１の導波体層は第１の外套層と第２の外套層との間に配置されており、側方向には半導体レーザの側方ファセットに隣接している。このようなエッジ発光型半導体レーザでは第２の外套層に第２の導波体層が隣接しており、この第２の導波体層にはアクティブ層が埋め込まれていない。そして第２の導波体層は少なくとも部分領域で第１の導波体層に光学的に結合される。第２の導波体層の、第１の導波体層とは反対側には第３の外套層が配置されている。
【００１２】
したがってエッジ発光型半導体レーザは、第１の導波体層とその中に埋め込まれたアクティブ層から形成されるアクティブ導波体と、この第１の導波体に光学的に結合されたパッシブ導体とを有する。そしてこのパッシブ導波体は、アクティブ層を含まない第２の導波体層により形成される。第２の導波体層が少なくとも部分領域で第１の導波体層に光学的に結合されているとは、本願の枠内で、アクティブ層に形成されたレーザビームがこの部分領域で少なくとも部分的に第１の導波体から第２の導波体に交差結合されることを意味する。したがってエッジ発光型半導体レーザのアクティブ層に形成されたレーザビームは、このアクティブ層が埋め込まれた第１の導波体層内だけを伝播するのではなく、半導体レーザの少なくとも部分領域で第２の導波体層内も伝播する。
【００１３】
有利には第１の導波体層と第２の導波体層とは光学的に相互に結合されており、半導体レーザの側方ファセットではアクティブ層に形成されたレーザビームの少なくとも一部が第２の導波体層内を伝播する。このようにして有利には、側方ファセットにおけるアクティブ層のレーザビームの強度が、第１の導波体に光学的に結合された第２の導体を含まない従来のエッジ発光型半導体レーザの場合よりも小さくなる。電荷担体の非放射性再結合、およびこれと結び付いた半導体レーザの側方ファセットでの熱発生が、このようにしてアクティブ層の領域で緩和される。第２の導波体層は有利には、アクティブ層よりも大きな電子禁制帯を有する。これにより第２の導波体層はレーザビームに対して実質的に透明であり、したがって冒頭に述べた電荷担体の欠乏によるレーザビームの吸収の問題を側方ファセットに有さない。したがって構成素子が側方ファセットでのレーザビームの高い強度によって損傷する危険性が、第２の導波体層の領域では、アクティブ層を含む第１の導波体層の領域におけるよりも小さくなる。
【００１４】
有利には第２の導波体層は第１の導波体層に、第１の導波体層内を伝播するレーザビームが半導体レーザの側方ファセットにおいて最小強度を有するように光学的に結合されている。
【００１５】
本発明は、隣接する導波体層内を伝播する電磁ビームは、少なくとも部分的に一方の導波体から他方の導波体に交差結合することができるという知識を利用するものである。電磁波が両方の導波体内を、同じ速度で伝播する場合には、ビームの完全な交差結合も可能である。
【００１６】
２つの導波体の光学的結合の基礎は、集積オプトエレクトロニクスからそれ自体公知である。２つの導波体の結合強度は、結合係数κ＝π／２Ｌｃにより表わされる。ここでＬｃは転移長であり、ビームが第１の導波体から第２の導波体へ交差結合することのできる結合区間の最大長を表わす。したがって完全な交差結合の場合に対してこの転移長は、ビームが第１の導波体から第２の導波体へ完全に交差結合する結合区間の長さを表わす。完全な交差結合は、位相偏差σ＝Δｎ  π／λ＝０の場合に行われる。ここでλはビームの波長、Δｎは２つの導波体間の屈折率差である。結合された導波体での光波の位置的特性は、振り子が結合された場合の振動の時間的特性に類似する。
【００１７】
位相差σ≠０は、個々の振り子の固有周波数が異なる場合に相応し、この場合は完全なエネルギー転送が不可能である。
【００１８】
導波体層が少なくとも部分的に光学的に結合されている場合、位相差σと光学的結合の強さは、導波体層間に配置された第２の外套層の厚さと屈折率の選択、ならびに２つの導波体層の有効屈折率により調整することができる。例えば第２の外套層は側方向に一定の厚さと一定の屈折率を有することができる。この場合、第１の導波体層と第２の導波体層との間の結合の強さは、２つの導波体層の一方の有効屈折率の位置的変化によって空間的に変化される。
【００１９】
導波体層の有効屈折率ｎｅｆｆとは、導波体層を伝播する場合と、真空を伝播する場合の波数ｋｅｆｆの比である。したがってｋｅｆｆ＝ｎｅｆｆ  ２π／λである。有効屈折率は、導波体層の半導体材料の屈折率とは異なることがある。なぜなら、レーザビームは導波体層内を伝播する場合、隣接する外套層に部分的に入り込むことがあるからである。
【００２０】
有効屈折率が２つの導波体層の一方で位置的に変化することによって、導波体が光学的に結合される部分領域が規定される。したがって第１の導波体層と第２の導波体層が光学的に結合されるようにするには、第１と第２の導波体層の屈折率、および２つの導波体層間に配置された第２の外套層の厚さと屈折率が次のように選択される。すなわち、アクティブ層で形成されたレーザビームが少なくとも部分領域で、第１の光導波体層から第２の光導波体層へ交差結合されるように選択される。
【００２１】
有利な実施形態では、第１の導波体層と第２の導波体層が第１の部分領域および第２の部分領域で光学的に結合されており、ここで第１の部分領域と第２の部分領域は半導体レーザの側方ファセットに接している。
【００２２】
この実施形態では、例えば第１の導波体層と第２の導波体層の屈折率が半導体レーザの中央領域では相互に異なっている。これにより中央領域では導波体層の結合が生じない。これに対して、半導体レーザの側方ファセットの領域では第１の導波体層と第２の導波体層の屈折率が次のように相互に適合されている。すなわち、第１の導波体層に埋め込まれたアクティブ層で形成されたレーザビームが第１の導波体層から第２の導波体層へ交差結合できるように適合されている。したがってこの場合、とりわけアクティブ層の電気ポンプによって半導体レーザの中央領域にレーザビームが形成される。このレーザビームは、側方向に半導体レーザの側方ファセットに向かって伝播し、半導体レーザの側方ファセットに隣接する部分領域で少なくとも部分的に第１の導波体層から第２の導波体層へ交差結合される。
【００２３】
第１の部分領域と第２の部分領域の幅は有利には転移長と同じである。ここで転移長は、１つの導波体層内での最大強度と隣接する最小強度との間隔である。したがって転移長は、第１の導波体層から第２の導波体層へのレーザビームの交差結合が最大で行われる区間と同じである。
【００２４】
このようにして有利には、半導体レーザの側方ファセットでは、アクティブ層を含む第１の導波体層内に最大強度が存在し、第２の導波体層内に最小強度が存在するようになる。
【００２５】
別の有利な実施形態では、第１の導波体層と第２の導波体層が第１の部分領域および第２の部分領域で光学的に結合されており、ここで第１の部分領域と第２の部分領域はそれぞれ半導体レーザの側方ファセットから間隔をおいて配置されている。前に説明した実施形態と同じように、第１の導波体層と第２の導波体層は半導体レーザの中央領域では光学的に結合されていない。なぜならこれらは相互に異なる有効屈折率を有するからである。これに対して第１の部分領域と第２の部分領域では、第１の導波体層の有効屈折率と第２の導波体層の有効屈折率とが相互に適合されている。これによりこれらの部分領域では、アクティブ層で形成されたレーザビームが少なくとも部分的に第１の導波体層から第２の導波体層へ交差結合することができる。前に説明した実施形態との相違は、第１の部分領域と第２の部分領域が半導体レーザの側方ファセットまで達しておらず、第１の部分領域および第２の部分領域と半導体レーザの側方ファセットとの間にそれぞれ導波体層を光学的に結合しない領域が存在することである。
【００２６】
第１の部分領域と第２の部分領域の幅は、この実施形態でも有利には転移長と同じである。すなわちレーザビームが第１の導波体層から第２の導波体層へ最大で交差結合する長さである。半導体レーザの中央領域では、電気ポンプによって形成されたレーザビームが半導体レーザの側方ファセットの方向に伝播し、第１の導波体層と第２の導波体層との間で光学的結合が行われる第１と第２の部分領域において少なくとも部分的に第２の導波体層へ交差結合する。
【００２７】
第１と第２の部分領域の外では、半導体レーザの側方ファセットに隣接する領域に配置されており、これらの領域では光学的結合が行われない。したがってこれらの領域では、第２の導波体層に交差結合したレーザビームの強度が、第２の導波体層内では一定である。したがって半導体レーザの側方ファセットにおけるレーザビームの強度は、第２の導波体層内に最大強度を、第１の導波体層内に最小強度をそれぞれ有する。
【００２８】
この実施形態は前に説明した実施形態に対して、エッジ発光型半導体レーザの製造時に側方ファセットを１つの領域における半導体本体のカッティングによって形成することでき、この領域では２つの導波体層の光学的結合が行われないという利点を有する。したがって、場合により発生する調整公差が、第１の導波体層から第２の導波体層へのレーザビームの交差結合の強さに影響を及ぼさない。むしろこの実施形態では、第１の部分領域と第２の部分領域の幅をフォト技術的方法によって精確に規定することができ、これにより第１の部分領域と第２の部分領域の幅を、レーザビームの交差結合が最大で行われる転移長と同じ長さにすることができる。
【００２９】
本発明の前記実施形態では、第１の導波体層と第２の導波体層の光学的結合が有利には次のことによって行われる。すなわち、第１の導波体層の有効屈折率と第２の導波体層の有効屈折率とが少なくとも部分領域では相互に適合されていることによって行われる。このことは、第１の導波体層と第２の導波体層とが光学的に結合されている、第１の導波体層または第２の導波体層の部分領域が、第１の導波体層または第２の導波体層の、光学的結合の行われない少なくとも１つの部分領域とは異なる有効屈折率を有することを意味する。例えば第２の導波体層は、その側方広がり全体において一定の有効屈折率を有することができる。一方、第１の導波体層内の有効屈折率は、光学的結合が行われる部分領域では、導波体層の光学的結合が行われない少なくとも１つの部分領域とは別の値を有する。
【００３０】
択一的に、第１の導波体層が空間的に一定の有効屈折率を有し、第２の導波体層は、光学的結合が行われるべき部分領域において、導波体層の光学的結合が行われるべきではない少なくとも１つの部分領域とは別の有効屈折率を有することができる。
【００３１】
有効屈折率が導波体層の少なくとも１つにおいて空間的に変化することは、例えば、第１の導波体層と第２の導波体層とが光学的に結合されている第１と第２の導波体層の部分領域が、光学的に結合が行われない第１または第２の導波体層の部分領域とは異なるドープ物質および／またはドープ濃度を有することによって実現することができる。択一的に、第１と第２の導波体層が光学的に結合されている、第１または第２の導波体層の部分領域は少なくとも部分的に酸化されている。導波体層の１つにおいて有効屈折率を局所的に変化させるこの方法では、有効屈折率が変化する部分領域が、それ自体公知の方法によって位置決めされ作製される。この公知の方法では例えば、マスク層が被着され、続いて付加的ドープ物質または別のドープ物質が拡散または打ち込まれるか、または例えば湿式熱酸化による酸化プロセスが行われる。
【００３２】
第１と第２の導波体層の部分領域に光学的結合を形成するための別の手段は、この部分領域にウェブ（隆起部）を半導体層シーケンスで、例えばエッチングプロセスにより形成することである。この場合、レーザビームは、側方でウェブに隣接する周囲媒体、例えば通過層に部分的に入り込む。このようにして有効屈折率は、レーザビームが垂直方向に部分的に外套層に入り込むことにより変化するのと同じように変化する。
【００３３】
別の有利な実施形態では、第１の導波体層と第２の導波体層とがそれらの側方広がり全体で光学的に結合されている。このために、第１の導波体層と第２の導波体層との間に配置された第２の外套層の厚さと屈折率、ならびに第１の導波体層と第２の導波体層の有効屈折率を次のように相互に適合すると有利である。すなわち、アクティブ層で形成されたレーザビームが半導体レーザの幅全体にわたり、第１の導波体層から第２の導波体層へ、およびその反対に交差結合できるように相互に適合するのである。
【００３４】
アクティブ層で形成されたレーザビームは、半導体レーザの側方ファセットにより形成された共振器に定在波を形成する。この実施形態でこの定在波は、側方向に周期的間隔でそれぞれ、第１の導波体層内に最大強度を、第２の導波体層内に相応する最小強度を有し、かつ第１の導波体層内に最小強度を、第２の導波体層内に相応する最大強度を有する。したがって半導体レーザには周期的に配置された領域が存在し、これらの領域では導波体層に沿って伝播するレーザビームが第１の導波体層においては大きな強度を、第２の導波体層においては比較的小さい強度を有し、その間に配置された領域では、レーザビームが第２の導波体層において大きな強度を有し、第２の導波体層においては比較的小さい強度を有する。
【００３５】
有利には定在波は、半導体レーザの側方ファセットにおいて第１の導波体層内に最小強度を有する。このことは、レーザビームが、側方ファセットの領域においては第２の導波体層内だけを伝播し、したがってレーザビームの強度は、半導体レーザの側方ファセットではアクティブ層において非常に小さか、またはゼロであることを意味する。
【００３６】
半導体レーザのアクティブ層を電気ポンピングするために、有利には複数の接点が周期的順序で半導体レーザの部分領域に設けられている。ここで接点面の間隔は有利には転移長の２倍に相当する。この転移長は、１つの導波体層内での最大強度と隣接する最小強度との間隔である。したがって転移長は、第１の導波体層から第２の導波体層へのレーザビームの交差結合が最大である間隔を指示する。したがって転移長の２倍は、第１の導波体層内または第２の導波体層内で隣接する２つの最大強度間の間隔である。接点面が転移長の２倍の間隔を有することによって、アクティブ層では隣接する２つの最大強度が所期のように電気ポンプによって励起される。ここで接点面の間隔とは、接点面の中点の間隔である。ここでは、半導体レーザの側方ファセットに隣接する接点面が、半導体レーザの側方ファセットから次の間隔をおいて配置されていると有利である。すなわち転移長Ｌｃに等しいか、または転移長Ｌｃの奇数倍の間隔であると有利である。ここで側方ファセットからの接点面の間隔とは、側方ファセットからの接点面の中点の間隔である。このようにして、転移長だけ、または転移長の奇数倍だけ側方ファセットから離間したアクティブ層の部分領域が電気的にポンピングされることが達成される。この電気的にポンピングされる部分領域から側方ファセットの方向に伝播するレーザビームは、転移長内でほぼ完全に第２の導波体層に交差結合することができる。これにより、半導体レーザの側方ファセットにおいては、アクティブ層内に最小強度が、第２の導波体層内に最小強度が存在する。
【実施例】
【００３７】
以下では本発明を図１〜３に示された３つの実施例に基づき詳細に説明する。
【００３８】
同一また同様に作用する構成素子には、図面において同一の参照番号が付されている。図面は縮尺通りに示されたものではなく、むしろより明確にするために個々の要素は誇張して大きく示されている場合もある。
【００３９】
図１に示されたエッジ発光型半導体レーザは半導体層シーケンスを有しており、この層シーケンスはアクティブ層３が埋め込まれた第１の導波体層１を含んでいる。第１の導波体層１は、第１の部分層１ａと第２の部分層１ｂから構成されており、それらの間にアクティブ層３が配置されている。第１の導波体層１は、第１の外套層４と第２の外套層５との間に配置されている。第２の外套層５には第２の導波体層２が隣接しており、この第２の導波体層２にはアクティブ層が埋め込まれていない。さらに第２の導波体層２の、第１の導波体層１とは反対の側には第３の外套層６が配置されている。この半導体層シーケンスは、例えばサブストレート７の上に成長される。
【００４０】
半導体レーザを電気的に接続するために、半導体層シーケンスのサブストレート７とは反対の側に接点面８が取り付けられている。この接点面は、例えば接点金属化部とすることができる。半導体層シーケンスは、とりわけその中に含まれる第１の導波体層１は、その中に埋め込まれたアクティブ層３と共に半導体レーザの側方ファセット９によって側方向に制限されている。半導体レーザの側方ファセット９は、とりわけ半導体材料のカッティングによって形成することができる。
【００４１】
第１の導波体層１と第２の導波体層２は、部分領域１０，１１で相互に光学的に結合されている。これの意味するのは、アクティブ層３で形成されたレーザビームが部分領域１０，１１で、第１の導波体層１から第２の導波体層２へ交差結合できるということである。
【００４２】
第１の導波体層１から第２の導波体層２へ交差結合することのできるレーザビーム１３の割合を決定する光学的結合の強さは、とりわけ第１の導波体層１の有効屈折率ｎ１と第２の導波体層２の有効屈折率ｎ２の差に依存する。さらに第１の導波体層１と第２の導波体層２との光学的結合の強さは、第１の導波体層１と第２の導波体層２との間に配置された第２の外套層５の厚さと屈折率に依存する。
【００４３】
例えば半導体レーザの中央領域１２では、第１の導波体層１と第２の導波体層２の有効屈折率が次のように相互に異なっている。すなわち、第１の導波体層１で形成されたレーザビームが第２の導波体層２へ交差結合できないように相互に異なっている。したがって半導体レーザのこの領域では、レーザビーム１３が第１の導波体層１内だけを伝播する。
【００４４】
これに対して、側方ファセット９に隣接する部分領域１０，１１では、第１の導波体層１と第２の導波体層２の有効屈折率が次のように相互に適合されている。すなわち、レーザビーム１３が第２の導波体層２へ交差結合できるように適合されている。このために導波体層１は部分領域１０，１１において、中央領域１２とは異なる有効屈折率を有する。
【００４５】
第１の導波体層１の部分領域１０，１１における有効屈折率の変化は、半導体レーザの製造時に次のようにして行うことができる。すなわち、第１の導波体層１を部分領域１０，１１で成長させた後にドープ物質濃度を高めるか、または別のドープ物質を添加することにより行うことができる。このために例えば中央領域１２にはマスクが取り付けられ、付加的ドープ物質が部分領域１０，１１に打ち込まれるか、または拡散される。第１の導波体層１の有効屈折率を部分領域１０，１１において局所的に変化するための別の手段は、第１の導波体層１のこの部分領域を半導体レーザの製造時に、例えば湿式熱酸化によって酸化することである。
【００４６】
有利には第２の導波体層２は第１の導波体層１に、第１の導波体層１内を伝播するレーザビーム１３が半導体レーザの側方ファセット９において最小強度を有するように光学的に結合されている。そのために第１の部分領域１０と第２の部分領域１１の幅は、転移長Ｌｃと同じであるように選択されている。ここで転移長Ｌｃは、第１の導波体層１から第２の導波体層２へのレーザビーム１３の最大交差結合が発生する区間である。第１の部分領域１０と第２の部分領域１１の幅が転移長Ｌｃより小さいと、レーザビーム１３の最大可能成分よりも小さい成分しか、第１の導波体層１から第２の導波体層２へ交差結合しない。部分領域１０，１１の幅が転移長Ｌｃよりも大きいと、中央領域１２から発するレーザビーム１３は側方ファセット９の方向への伝播の際にまず、第１の導波体層１から第２の導波体層２へ最大で交差結合し、この転移長Ｌｃを上回る区間の領域で再び部分的に第１の導波体層１に交差結合することとなる。したがって側方ファセット９にあるアクティブ層３の領域でのレーザビーム１３の所望の最小強度は、部分領域１０、１１の幅が転移長Ｌｃに等しい場合に発生する。
【００４７】
部分領域１０、１１の幅は例えば次のようにして転移長Ｌｃに適合することができる。すなわちまず、有効屈折率の変化された部分領域１０、１１を第１の導波体層に形成し、この部分領域は転移長Ｌｃよりも大きい幅を有するようにし、続いて半導体材料を層平面に対して垂直の方向にカッティングすることにより、レーザファセット９を形成することによって適合することができる。この垂直方向のカッティングの際には、部分領域１０、１１の幅が転移長Ｌｃに相応するようにカッティングする。
【００４８】
接点面８、例えば接点金属化部は有利には半導体レーザ表面の部分領域に取り付けられる。この部分領域は中央領域１２の幅と実質的に一致している。この中央領域では、第１の導波体層１と第２の導波体層２は光学的に相互に結合していない。このようにしてアクティブ層３でのレーザ放射が有利には半導体レーザの部分領域１２において電気ポンプによって励起される。この部分領域１２では導波体層１内での最大強度が所望される。レーザビーム１３が第２の導波体層２へ交差結合する部分領域１０，１１では、第１の導波体層１で有利にはレーザ放射が電気ポンプによって励起されない。
【００４９】
図２に示された本発明の実施例は実質的に第１の実施例に相応する。しかしここでは次の点で第１の実施例とは異なっている。すなわち第１の導波体層１と第２の導波体層２が光学的に相互に結合されている、第１の導波体層１の部分領域１０，１１が半導体レーザの側方ファセット９に直接隣接しておらず、半導体レーザの側方ファセット９から間隔をおいて配置されている点で異なっている。
【００５０】
したがって半導体レーザは、第１の導波体層１と第２の導波体領域２とが光学的に結合しない中央領域１２を有する。外に向かって、すなわち側方ファセットの方向に、中央領域１２には部分領域１０，１１が隣接している。これらの部分領域では、第１の導波体層１と第２の導波体層２とが光学的に結合される。さらに外に向かって、部分領域１０、１１には別の部分領域１２ａ、１２ｂが隣接しており、これらの部分領域１２ａ、１２ｂでは第１の導波体層１と第２の導波体層２との光学的結合が行われない。部分領域１２ａ、１２ｂは、半導体レーザの側方ファセット９まで伸長している。
【００５１】
第１の実施例と同じように、部分領域１０、１１の幅は転移長Ｌｃと同じである。したがって、アクティブ層３で形成されたレーザビーム１３は部分領域１０、１１において最大に、第１の導波体層１から第２の導波体層２へ交差結合することができる。外に向かって続く部分領域１２ａ、１２ｂでは第１の導波体層１と第２の導波体層２との光学的結合が行われない。この部分領域１２ａ、１２ｂでレーザビーム１３は第２の導波体層２内を案内され、第１の導波体層１へ戻り結合することはない。このようにして有利には、半導体レーザの側方ファセット９にあるアクティブ層３の領域にレーザビームの最小強度が発生し、半導体レーザの側方ファセット９にある第２の導波体層２の領域では最大強度が発生するようになる。第１の導波体層１の有効屈折率が第２の導波体層２の有効屈折率に適合されている部分領域１０，１１の作製は、第１の実施例の場合と同じように、例えばドーピングを局所的に変化することによって、または部分領域１０，１１の酸化によって行うことができる。
【００５２】
第１の実施例とは異なり、有利には部分領域１０、１１の内側境界と外側境界の両者を比較的正確に、フォト技術的方法によって規定することができる。このことはとりわけ、マスク層を側方に隣接する半導体本体の領域１２，１２ａ、１２ｂに取り付けることによって行われる。半導体レーザの側方ファセット９を形成するために切断部を位置決めするときに場合により発生する公差は、第１の実施例とは異なり、第１の導波体層１が第２の導波体層２に光学的に結合される部分領域１０，１１の幅に作用しない。このことの利点は、部分領域１０，１１の幅を比較的正確に転移長Ｌｃに適合できることである。
【００５３】
図３に示した本発明の第３の実施例は、前に説明した実施例とは次の点で異なる。すなわち第１の導波体層１と第２の導波体層２とが、それらの側方広がり全体で光学的に相互に結合されている点で異なる。したがってこの場合、第１の導波体層１の有効屈折率と第２の導波体層２の有効屈折率とが次のように相互に適合されている。すなわち半導体レーザの幅全体で、アクティブ層３内に形成されたレーザビームが第１の導波体層１から第２の導波体層２へ、およびその反対に交差結合することができるよう相互に適合されている。
【００５４】
レーザビーム１３は、レーザファセット９により形成される共振器内に定在波を発生させる。これにより第１の導波体層１と第２の導波体層２に、それぞれ周期的に配置された最小強度と最大強度が発生する。導波体層１，２内では、最大強度と最小強度とが、それぞれ転移長Ｌｃだけ相互に離間している。レーザビーム１３は、第１の導波体層１内に最大強度を有する個所に、第２の導波体層２内では相応する最小強度を有し、第１の導波体層１内に最小強度を有する個所に、第２の導波体層２内では相応する最大強度を有する。
【００５５】
有利にはレーザビーム１３は、半導体レーザの側方ファセット９においては、アクティブ層３を含む第１の導波体層１内に最小強度を有する。したがって半導体レーザの側方ファセット９では、レーザビーム１３の強度が第１の導波体層１内では最小であり、第２の導波体層２内では最大である。
【００５６】
アクティブ層３を電気的にポンピングするために、サブストレート７に対向する側の、半導体レーザの半導体層シーケンス表面には複数の接点面８ａ、８ｂ、８ｃが取り付けられている。これらの接点面を通して電流をアクティブ層３の部分領域に印加することができる。第２の電気接点として、例えばこの場合は導電性のサブストレート７が機能することができる。
【００５７】
半導体レーザの側方ファセット９に隣接する接点面８ａ、８ｂの中点は有利にはそれぞれ転移長Ｌｃだけそれぞれの側方ファセット９から離間している。このようにして、アクティブ層３の電気的ポンピングによって第１の導波体層１内に最大強度が、半導体レーザの側方ファセット９から転移長Ｌｃに等しい間隔をおいて形成されるようになる。この領域で形成されたレーザビームは、側方ファセット９の方向に伝播する際に第２の導波体層２に最大で交差結合することができ、これにより側方ファセット９では第２の導波体層２内に最大強度が存在し、第１の導波体層１内に相応する最小強度が存在する。接点面８ａ、８ｂ、８ｃのこの配置はさらに破線で示した波を引き起こす。この波は、最大強度を第１の導波体層１内に側方ファセット９の領域に、電気ポンプによる励起なしで有するようになる。接点面８ａ、８ｂ、８ｃの中点は、それぞれ転移長Ｌｃの２倍だけ相互に離間しており、隣接する最大強度が第１の導波体層１内に励起される。
【００５８】
図３に示された本発明の実施形態は、有効屈折率の局所的変化が導波体層の１つでは必要ないという格別の利点を有する。
【００５９】
なお、本発明は実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【符号の説明】
【００６０】
１  第１の導波体層、  １ａ，１ｂ  部分層、  ２  第２の導波体層、  ３  アクティブ層、  ４  第１の外套層、  ５  第２の外套層、  ６  第３の外套層、  ７  サブストレート、  ８；８ａ，８ｂ，８ｃ  接点面、  ９  側方ファセット、  １０，１１  部分領域、  １２  中央領域、  １２ａ，１２ｂ  部分領域、  １３  レーザビーム
【図１】
0005611431.tif 000002
【図２】
0005611431.tif 000003
【図３】
0005611431.tif 000004