JPH01140787A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH01140787A JPH01140787A JP29754787A JP29754787A JPH01140787A JP H01140787 A JPH01140787 A JP H01140787A JP 29754787 A JP29754787 A JP 29754787A JP 29754787 A JP29754787 A JP 29754787A JP H01140787 A JPH01140787 A JP H01140787A
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- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ビデオディスク等、光ディスク用ピックアッ
プに用いる半導体レーザ素子に関する。
プに用いる半導体レーザ素子に関する。
半導体レーザをビデオディスク等、光ディスク用ピック
アップに用いる場合、例えば発振スペクトル（軸モード
）が単一波長で発振する、いわゆるシングルモード半導
体レーザでは、コヒーレンシーが良好であることが逆に
障害となって、半導体レーザへの戻り光によって光出力
が不安定になり、ノイズを発生することが知られている
。したがって、光デイスク用ピックアップとして用いる
半導体レーザとしては、コヒーレンシーの比較的悪いも
のが望まれる。
アップに用いる場合、例えば発振スペクトル（軸モード
）が単一波長で発振する、いわゆるシングルモード半導
体レーザでは、コヒーレンシーが良好であることが逆に
障害となって、半導体レーザへの戻り光によって光出力
が不安定になり、ノイズを発生することが知られている
。したがって、光デイスク用ピックアップとして用いる
半導体レーザとしては、コヒーレンシーの比較的悪いも
のが望まれる。
上記の特性を実現している半導体レーザの例としては、
応用物理学会溝演会予稿集 ９Ｐ−に−７ｐ、１７０
（１９８１年秋）において論じられている形のもので、
構造パラメータを適切に設定することにより、自励発振
（パルセーション）現象が発生し、マルチ軸モード発振
で、かつ、各スペクトル線幅の広い、すなわち、コヒー
レンシーの適度に悪いものが得られている６ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来技術は半導体レーザの光放出角
、特に活性層に水平な方向については配慮がなされてお
らず、光デイスクピックアップ光学系との結合上で問題
があった。光デイスクピックアップ光学系では、レンズ
の開口角等の関係より、活性層に水平方向のビーム広が
り角が１２度程度以下の半導体レーザ素子が要求されて
いる。
応用物理学会溝演会予稿集 ９Ｐ−に−７ｐ、１７０
（１９８１年秋）において論じられている形のもので、
構造パラメータを適切に設定することにより、自励発振
（パルセーション）現象が発生し、マルチ軸モード発振
で、かつ、各スペクトル線幅の広い、すなわち、コヒー
レンシーの適度に悪いものが得られている６ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来技術は半導体レーザの光放出角
、特に活性層に水平な方向については配慮がなされてお
らず、光デイスクピックアップ光学系との結合上で問題
があった。光デイスクピックアップ光学系では、レンズ
の開口角等の関係より、活性層に水平方向のビーム広が
り角が１２度程度以下の半導体レーザ素子が要求されて
いる。
半導体レーザのビーム広がり角は、半導体レーザのスポ
ットサイズ、したがって光導波路の形状や屈折率分布に
密接に関連している。しかしながら上記従来構造の半導
体レーザ素子では、ビーム広がり角を狭めようとして構
造パラメータを設定すると、パルセーション現象が抑制
されてしまい。
ットサイズ、したがって光導波路の形状や屈折率分布に
密接に関連している。しかしながら上記従来構造の半導
体レーザ素子では、ビーム広がり角を狭めようとして構
造パラメータを設定すると、パルセーション現象が抑制
されてしまい。
結果的には半導体レーザのノイズが大きくなってしまう
という問題があった。
という問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、パルセ
ーション動作して、コヒーレンシーが適度に悪く、かつ
水平方向のビーム広がり角の狭い、低ノイズ半導体レー
ザを提供することにある。
ーション動作して、コヒーレンシーが適度に悪く、かつ
水平方向のビーム広がり角の狭い、低ノイズ半導体レー
ザを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下のような半導
体レーザの構造を提供する。
体レーザの構造を提供する。
本発明の半導体レーザは、平坦な半導体活性層の両側に
半導体クラッド層を形成し、該クラッド層のどちらか一
方の厚さが、光導波部において、その外側よりも厚くな
っているような、ストライプ状凸形状、あいるい逆凸形
状を有し、かつ、該光導波部ストライプ状領域に沿って
、開口を有するような電流狭窄用半導体層を有し、前記
ストライプ状凸形状、あるいは逆凸形状の幅が、半導体
レーザの少なくとも光ビーム取出側の反射面近傍で広く
なっており、かつその変化がなめらかである構造とする
。
半導体クラッド層を形成し、該クラッド層のどちらか一
方の厚さが、光導波部において、その外側よりも厚くな
っているような、ストライプ状凸形状、あいるい逆凸形
状を有し、かつ、該光導波部ストライプ状領域に沿って
、開口を有するような電流狭窄用半導体層を有し、前記
ストライプ状凸形状、あるいは逆凸形状の幅が、半導体
レーザの少なくとも光ビーム取出側の反射面近傍で広く
なっており、かつその変化がなめらかである構造とする
。
本発明の半導体レーザの光導波領域の模式図を第２図に
示す。第２図は平面模式図であり、点線はストライプ状
光導波領域を示す。本発明はレーザの中央部は光導波部
の幅がＷ里で、この領域をパルセーション現象が効果的
に発生するような構造とし、少なくとも一方の反射面近
傍は幅を広げてＷｚ＞Ｗｔとし、この領域でビーム広が
り角を補正させる。また、幅Ｗ１からＷｚへの遷移はゆ
るやかに行う。
示す。第２図は平面模式図であり、点線はストライプ状
光導波領域を示す。本発明はレーザの中央部は光導波部
の幅がＷ里で、この領域をパルセーション現象が効果的
に発生するような構造とし、少なくとも一方の反射面近
傍は幅を広げてＷｚ＞Ｗｔとし、この領域でビーム広が
り角を補正させる。また、幅Ｗ１からＷｚへの遷移はゆ
るやかに行う。
本発明の半導体レーザでは１反射面近傍部を除く、内部
領域の構造パラメータを、パルセーション現象が発生し
易いような構造に設定することが可能になり、また、反
射面近傍部は光導波路構造を広げて、導波路内レーザス
ポットサイズを拡大することが可能になる。反射面近傍
のレーザスポットサイズ拡大により、反射面より出射さ
れるビームの広がり角を従来よりも狭くすることができ
る。ビームの広がり角は、反射面近傍部の光導波路の幅
Ｖ／ｚ、すなわち、前記半導体クラッド層に設けられて
いるストライプ状凸形状（または逆凸形状）の幅を変え
ることで、任意に設定することが可能である。また１本
発明では、内部と反射面近傍部との該ストライプ状凸形
状（あるいは逆凸形状）の変化をゆるやかにすること、
および、全領域にわたって活性層はほぼ平坦にしておく
ことにより、この間の光の伝播をなめらかにすることが
可能で、結合部での有害な光の散乱２反射損失等がなく
、発振しきい値の増大等もない。したがって、本発明に
より、パルセーション現象が有効に発生して、コヒーレ
ンシーが適度に悪く、かつ５レーザから出射された光ビ
ームが狭いという両方を満足した。低ノイズの半導体レ
ーザ素子が得られる６ 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の実施例であるところの半導体レーザ素子の
構造分解図である。１はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（Ｚｎ
ｎドープ Ｐ 〜Ｉ Ｘ １０ ｌａｃｍ−２１）で、
この上にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２（Ｔｅドープ、 ｎ
〜４ Ｘ １０ ”ｅｘａ−”、厚さ約１μｍ）を液
相成長法により形成した。つぎに、フォトリソグラフィ
法とウェットエツチング法を並用して、前記Ｇ ａ Ａ
ｓ電流狭窄層２上にストライプ状溝３をｐ型ＧａＡｓ
基板１に達するように形成したうここで１本発明の重要
な点であるが、該ストライプ状溝３は一方の共振器反射
面近傍では出来上がり約５μｍ、素子内部では約３．７
μｍとした。また、その間の接続部はゆるやかにつなげ
た。つぎに、再度液相成長を行って、ｐ型Ｇａｏ、ｒ＋
！ＩＡ Ｑ Ｏ，４ＲＡＳクラッド層４ （Ｚｎドープ
＊ ｐ 〜６ Ｘ １０１７ｃｎ−３゜厚さ、溝の外側
で０．３５μｍ）、アンドープＧａｏ、ｓｅＡ Ａｏ、
ｚａＡｓ活性層５厚さ約０．０８ μｍ、全域にわたっ
て平坦に形成）、ｎ型 Ｇａｏ、ｓｓＡ Ｑ ０．４＋１Ａｌｌクラッド層６（
Ｔｅドープ。
領域の構造パラメータを、パルセーション現象が発生し
易いような構造に設定することが可能になり、また、反
射面近傍部は光導波路構造を広げて、導波路内レーザス
ポットサイズを拡大することが可能になる。反射面近傍
のレーザスポットサイズ拡大により、反射面より出射さ
れるビームの広がり角を従来よりも狭くすることができ
る。ビームの広がり角は、反射面近傍部の光導波路の幅
Ｖ／ｚ、すなわち、前記半導体クラッド層に設けられて
いるストライプ状凸形状（または逆凸形状）の幅を変え
ることで、任意に設定することが可能である。また１本
発明では、内部と反射面近傍部との該ストライプ状凸形
状（あるいは逆凸形状）の変化をゆるやかにすること、
および、全領域にわたって活性層はほぼ平坦にしておく
ことにより、この間の光の伝播をなめらかにすることが
可能で、結合部での有害な光の散乱２反射損失等がなく
、発振しきい値の増大等もない。したがって、本発明に
より、パルセーション現象が有効に発生して、コヒーレ
ンシーが適度に悪く、かつ５レーザから出射された光ビ
ームが狭いという両方を満足した。低ノイズの半導体レ
ーザ素子が得られる６ 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は本発明の実施例であるところの半導体レーザ素子の
構造分解図である。１はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板（Ｚｎ
ｎドープ Ｐ 〜Ｉ Ｘ １０ ｌａｃｍ−２１）で、
この上にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２（Ｔｅドープ、 ｎ
〜４ Ｘ １０ ”ｅｘａ−”、厚さ約１μｍ）を液
相成長法により形成した。つぎに、フォトリソグラフィ
法とウェットエツチング法を並用して、前記Ｇ ａ Ａ
ｓ電流狭窄層２上にストライプ状溝３をｐ型ＧａＡｓ
基板１に達するように形成したうここで１本発明の重要
な点であるが、該ストライプ状溝３は一方の共振器反射
面近傍では出来上がり約５μｍ、素子内部では約３．７
μｍとした。また、その間の接続部はゆるやかにつなげ
た。つぎに、再度液相成長を行って、ｐ型Ｇａｏ、ｒ＋
！ＩＡ Ｑ Ｏ，４ＲＡＳクラッド層４ （Ｚｎドープ
＊ ｐ 〜６ Ｘ １０１７ｃｎ−３゜厚さ、溝の外側
で０．３５μｍ）、アンドープＧａｏ、ｓｅＡ Ａｏ、
ｚａＡｓ活性層５厚さ約０．０８ μｍ、全域にわたっ
て平坦に形成）、ｎ型 Ｇａｏ、ｓｓＡ Ｑ ０．４＋１Ａｌｌクラッド層６（
Ｔｅドープ。
ｎ 〜８ Ｘ １０ ”ｃｓ−”、厚さ約１．８μｍ）
’、ｎ型ＧａＡｓキャップ層７（Ｔｅドープ、ｎ〜４Ｘ
１０”Ｑｌ−”、厚さ約４μｍ）を形成した。８はｎ側
オーミック電極で、真空蒸着法によって形成した。裏面
はＧ ａ Ａ ｓ基板１を厚さ約８０μｍに研磨、エツ
チングした後、ｐ側オーミック電極９を、真空蒸着法で
形成した。電極形成後、共振器長約２５０μｍにチップ
化し、組立てを行った。本レーザはしきい電流値約５０
ｍＡ、波長約７８０ｎｍで発振し、光出力６ｍＷまでパ
ルセーション現象が歩留り良く得られ、相対雑音強度は
ＩＱ−１４Ｈｚ″″１の低ノイズレーザが得られた。ま
た、活性層に水平方向のビーム広がり角θ〃は約１０°
と光デイスクピックアップ光学系に適したものが得られ
た。
’、ｎ型ＧａＡｓキャップ層７（Ｔｅドープ、ｎ〜４Ｘ
１０”Ｑｌ−”、厚さ約４μｍ）を形成した。８はｎ側
オーミック電極で、真空蒸着法によって形成した。裏面
はＧ ａ Ａ ｓ基板１を厚さ約８０μｍに研磨、エツ
チングした後、ｐ側オーミック電極９を、真空蒸着法で
形成した。電極形成後、共振器長約２５０μｍにチップ
化し、組立てを行った。本レーザはしきい電流値約５０
ｍＡ、波長約７８０ｎｍで発振し、光出力６ｍＷまでパ
ルセーション現象が歩留り良く得られ、相対雑音強度は
ＩＱ−１４Ｈｚ″″１の低ノイズレーザが得られた。ま
た、活性層に水平方向のビーム広がり角θ〃は約１０°
と光デイスクピックアップ光学系に適したものが得られ
た。
第３図は、本発明の半導体レーザで、素子中央部の溝幅
Ｗｌ（第２図参照）とパルセーション素子の発生率との
関係を示した。本結果は、素子中央部の幅を５μｍ以上
に広げると、パルセーション素子の発生率が著しく下が
り、低ノイズレーザが得られ難いことを示している。し
たがって、溝幅Ｗ１は３．５±１μｍ程度にすることが
望ましい。
Ｗｌ（第２図参照）とパルセーション素子の発生率との
関係を示した。本結果は、素子中央部の幅を５μｍ以上
に広げると、パルセーション素子の発生率が著しく下が
り、低ノイズレーザが得られ難いことを示している。し
たがって、溝幅Ｗ１は３．５±１μｍ程度にすることが
望ましい。
第４図は、本発明の半導体レーザで、素子の反射面近傍
の溝幅Ｗ２（第２図参照）と、活性層に水平方向のビー
ム広がり角 θ〃との相関を示したものである。Ｗｚを
大とするに従って、θ〃 が小さくできることがこれよ
り判る。光デイスクピックアップ用として適したθ〃
（≦１２°）を得るには、Ｗｚを４μｍ程度以上とする
ことが望ましい。
の溝幅Ｗ２（第２図参照）と、活性層に水平方向のビー
ム広がり角 θ〃との相関を示したものである。Ｗｚを
大とするに従って、θ〃 が小さくできることがこれよ
り判る。光デイスクピックアップ用として適したθ〃
（≦１２°）を得るには、Ｗｚを４μｍ程度以上とする
ことが望ましい。
本発明によれば、半導体レーザ素子の内部構造をパルセ
ーション現象が効果的に発生するような光導波部幅Ｗｚ
に設計でき、かつ光を取り出す側の反射面近傍の光導波
部の幅Ｗ２は、外部光学系に適したビーム広がり角θ〃
が得られるように設計できる。また、光導波部の幅がＷ
ｚからＷｚに変わる領域は、ゆるやかに幅を変化させる
ことにより、この間での光の伝播における損失を著しく
小さくでき、しきい電流値の上昇等もほとんどない。ま
た、共振器全域において活性層をほぼ平坦に形成してお
くことにより、同様に光導波部の幅が変わる領域におい
ての光の伝播損失を著しく低減できる。したがって９本
発明′によれば、パルセーション現象が効果的に発生し
て、コヒーレンシーが適度に悪く、かつ、光学系との結
合に適した、狭いビーム広がり角を持ち、また、しきい
電流値も低い、非常に優れた低ノイズ半導体レーザ素子
が歩留り良く得られる。また、本発明はＧａＡ Ｑ Ａ
ｓ系半導体レーザ素子のみならず、他の材料系、例えば
ＩｎＧａＡｓＰ 系にも応用可能で、その技術的効果は
非常に大である。
ーション現象が効果的に発生するような光導波部幅Ｗｚ
に設計でき、かつ光を取り出す側の反射面近傍の光導波
部の幅Ｗ２は、外部光学系に適したビーム広がり角θ〃
が得られるように設計できる。また、光導波部の幅がＷ
ｚからＷｚに変わる領域は、ゆるやかに幅を変化させる
ことにより、この間での光の伝播における損失を著しく
小さくでき、しきい電流値の上昇等もほとんどない。ま
た、共振器全域において活性層をほぼ平坦に形成してお
くことにより、同様に光導波部の幅が変わる領域におい
ての光の伝播損失を著しく低減できる。したがって９本
発明′によれば、パルセーション現象が効果的に発生し
て、コヒーレンシーが適度に悪く、かつ、光学系との結
合に適した、狭いビーム広がり角を持ち、また、しきい
電流値も低い、非常に優れた低ノイズ半導体レーザ素子
が歩留り良く得られる。また、本発明はＧａＡ Ｑ Ａ
ｓ系半導体レーザ素子のみならず、他の材料系、例えば
ＩｎＧａＡｓＰ 系にも応用可能で、その技術的効果は
非常に大である。
第１図は、本発明の一実施例を示す半導体レーザ素子の
構造分解図である。 第２図は、本発明の半導体レーザの光導波領域を示す平
面模式図である。 第３図は、本発明の半導体レーザで、素子中央部の溝幅
Ｗ１とパルセーション素子の発生率との関係を示した図
である。 第４図は、本発明の半導体レーザで、素子の反射面近傍
の溝幅Ｗ２と活性層に水平方向のビーム広がり角θ〃と
の相関を示す図である。 １・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・ｎ型ＧａＡ
ｓ電流狭窄層、３・・・先導波用ストライプ状溝、４・
・・ｐ型Ｇａｏ、ａｓＡ Ｑ ０．４ＢＡ！ｌクラッド
層、５・・・Ｇａｏ、ｓｅＡ Ｑ ｏ、ｚａＡｓ活性層
、６− ｎ型Ｇａｏ、５ａＡ Ｑ ｏ、ａｇＡｓクラッ
ド層、７− ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ鷺 １ 図 電２図
構造分解図である。 第２図は、本発明の半導体レーザの光導波領域を示す平
面模式図である。 第３図は、本発明の半導体レーザで、素子中央部の溝幅
Ｗ１とパルセーション素子の発生率との関係を示した図
である。 第４図は、本発明の半導体レーザで、素子の反射面近傍
の溝幅Ｗ２と活性層に水平方向のビーム広がり角θ〃と
の相関を示す図である。 １・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２・・・ｎ型ＧａＡ
ｓ電流狭窄層、３・・・先導波用ストライプ状溝、４・
・・ｐ型Ｇａｏ、ａｓＡ Ｑ ０．４ＢＡ！ｌクラッド
層、５・・・Ｇａｏ、ｓｅＡ Ｑ ｏ、ｚａＡｓ活性層
、６− ｎ型Ｇａｏ、５ａＡ Ｑ ｏ、ａｇＡｓクラッ
ド層、７− ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ鷺 １ 図 電２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平坦な形状をもつ半導体活性層の両側を、活性層よ
りも禁制帯幅が大きく、かつ屈折率の小さな半導体クラ
ッド層でサンドウイツチした構造を有し、少なくとも一
方のクラッド層の厚さが、光導波部において、その外側
よりも厚くなつているような、ストライプ状凸形状、あ
るいは逆凸形状を有し、かつ該クラッド層のストライプ
状凸形状、あるいは逆凸形状の外側の領域に該クラッド
層と反対導電型の半導体電流狭窄層を有する半導体レー
ザ素子において、該ストライプ状凸形状、あるいは逆凸
形状の幅が半導体レーザ素子の少なくとも光ビーム取出
側の反射面近傍で広くなつており、かつ、その変化がな
めらかであることを特徴とする、半導体レーザ素子。 ２、第 I の導電型の半導体基板上に第II導電型の第１
半導体電流狭窄層を形成した後、光導波部となるべきと
ころに沿つて該半導体基板まで達するような単一のスト
ライプ状溝を形成し、この上に、第１導電型の第２半導
体クラッド層、第３半導体活性層、第II導電型の第４半
導体を形成した半導体レーザ素子において、該ストライ
プ状溝の幅が、レーザ素子の少なくとも光ビーム取出側
の反射面近傍で広くなつており、かつ活性層は全域にわ
たつてほぼ平坦な形状を有しておることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子。 ３、半導体レーザ素子中央部の溝幅が３．５±１μｍ、
光ビーム取出側の反射面近傍の溝幅が４μｍ以上である
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体レ
ーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62297547A JP2569087B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62297547A JP2569087B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140787A true JPH01140787A (ja) | 1989-06-01 |
| JP2569087B2 JP2569087B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17847951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62297547A Expired - Lifetime JP2569087B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569087B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519416A2 (en) | 2003-09-10 | 2005-03-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image pickup device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195722A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-28 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気記録媒体 |
| JPH01132191A (ja) * | 1987-08-04 | 1989-05-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP62297547A patent/JP2569087B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62195722A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-28 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気記録媒体 |
| JPH01132191A (ja) * | 1987-08-04 | 1989-05-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1519416A2 (en) | 2003-09-10 | 2005-03-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid state image pickup device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2569087B2 (ja) | 1997-01-08 |
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