JPH01181585A - 半導体レーザー - Google Patents

半導体レーザー

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JPH01181585A
JPH01181585A JP305688A JP305688A JPH01181585A JP H01181585 A JPH01181585 A JP H01181585A JP 305688 A JP305688 A JP 305688A JP 305688 A JP305688 A JP 305688A JP H01181585 A JPH01181585 A JP H01181585A
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JP
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active layer
layer
semiconductor laser
cladding layer
semiconductor substrate
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JP305688A
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Masahiro Okuda
昌宏 奥田
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Canon Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、独立駆動可能な、同−若しくは異なる波長の
2光束、または可変波長光出射可能な半導体レーザーに
関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体レーザーは、半導体ウェハーに近
接した2木のストライプ構造をパターンニングによって
形成し、それぞれのストライプ上に、独立の電極を配置
することによって作製されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述の従来の半導体レーザーにおいては
、下記のような構造に起因する欠点がある。
まず、第1に、2本の光束の間隔(通常数ミクロン)を
ある程度以上近づけることが難しい。これは通常、スト
ライプ構造による光の閉じ込めは、DH(ダブルへテロ
)構造を成す基板と垂直な方向に対しては弱く、例えば
、両ストライブの間隔を数ミクロン以下に近づけようと
すると両ストライブ間で光の結合が生じ、独立に2木の
レーザーを駆動することができなくなるためである。
また、ストライブを近づけた場合の電極や、電流狭窄の
ための構造の作製にも工夫が必要で、複雑な電極形成プ
ロセスを要する。第2に、2光束の発振波長を変えたり
ファーフィールドパターンを変えたい場合には、例えば
、特開昭56−80195号に開示されているように、
片方のレーザー構造を作製した後、エツチングで一部分
の積層構造をとり去り、その部分に最初に作製したレー
ザー構造と、バンドギャップや膜厚の異なるレーザー構
造を作製するためト結晶を再成長させるといワた複雑な
プロセスが必要であった。
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、波長の異なる
2光束または可変波長を出射する構造の簡単な半導体レ
ーザーを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザーは、 半導体基板上に、半導体基板と同一の導電型の第1のク
ラッド層、第1の活性層、半導体基板と逆の導電型の第
2のクラッド層、第2の活性層、および半導体基板と同
一の導電型の第3のクラッド層が順次、少なくとも積層
されて成る堆積層を備える半導体レーザーにおいて、 堆積層の一部領域で、前記半導体基板と逆の導電型のス
トライブ状をなす不純物拡散領域が、前記第3のクラッ
ド層上部から前記第1の活性層を貫通し、さらに前記第
1のクラッド層に到達するように設けられており、電極
が前記領域上とそれ以外の領域上と、前記半導体基板の
下面に設けられていることを特徴としている。
(作用) 上記構成の本発明は電流の道すじを2つ有することにな
り、上記2つの活性層でそれぞれの光波が独立に発振す
るため、発光点の近い2光束が得られる。しかも、第1
の活性層と第2の活性層とで組成や構造を変えることに
より、波長の異なる三光束を出射する半導体レーザーが
簡単に作製可能である。また、2つの活性層の間の距離
を縮めた構造を採ることにより、複合共振器が形成され
、電流注入によって共振周波数を変化させて、自由に縦
モードを選択できる可変波長半導体レーザーも構成でき
る。
(実施例) 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の半導体レーザーの一実施例を示す模式
斜視図であり、第2図(a)〜第2図(f)はその作製
方法の過程を示した模式正面図である。
(too)面をもつn型GaAs基板1上に、順次、n
型GaAlAsクラッド層2、GaAs活性層3、P型
GaAlAsクラッド層4、GaAs活性層5、n型G
aAlAsクラッド層6.2つに分離したGaAsキャ
ップ層7が積層されている。さらにn型GaAs基板1
の下面にはカソード電極9が、GaAsキャップ層7の
一方の上面にはカソード電極8、他方の上面にはアノー
ド電極10が設けられている。また、ストライブ状のP
′″型不純物拡散領域12がn型GaAlAsクラツド
層6上面からGaAs活性層3まで貫通した後、n型G
aAlAsクラッド層2に到達している。このように、
P′″型不純物拡散領域12は、半導体レーザーを2つ
の領域に分けるように設けられている。一方の領域はP
−型不純物拡散領域11となっている。
次に、第2図(a)〜第2図(f)において、第1図に
示した半導体レーザーの作製方法の代表例を説明する。
n型GaAs基板1上に、順次、スライドボート法によ
りn型GaAlAsクラッド層2(膜厚12μm )、
GaAs活性層3(同0.35μm ) 、  P型G
aAlAsクラ゛ツド層4(同3 μts ) 、Ga
As活性層5(同0.35μ11)、n型GaAlへs
クラIド層6(同3μm)を積層させた(第2図(a)
)。
次に、n型GaAlAsクラッド層6の上面にGaAs
キャップ層7を積層し、フォトリソグラフィ工程により
、バターニングする(同図(b))。
次に、電子ビーム蒸着法により、SiO□層I3をキサ
91層7の上にキャップ層7の半分を覆わないように形
成し、リフトオフ法により、拡散窓20を形成する(同
図(C))。
次に、上記のように構成されたウェハーをZn3P2 
、Zn、As、混合物を用いて、石英封管法により、Z
nを゛n型AlGaAsクラッド層2に達するまで拡散
させた。その後、ウェハーを石英管から取り出し、ホス
フィンガスを含む不活性ガス気流中500℃で熱処理を
する。こうしてP−型不純物拡散領域11%P′″不純
物拡散領域12を形成した。5102層13の遮断作用
により、両不純物拡散領域11.12はウェハーの片側
に形成される(P1図(d))。
その後、Sin、層13を除去する(同図(e))。
さらに、n型GaAs基板1の下面には^u−5nを蒸
着し、カソード電M9を形成し、GaAsキャップ層フ
の上面には、Au−5n、 Au−Znを蒸着し、それ
ぞれカソード電極8、アノード電極10を形成する(同
  ′図(f))。
さらに、その後、へき開により共振器面を形成し、第1
図に示した2光束出射可能な半導体レーザーが形成され
る。
次に、第1図の実施例の動作を説明する。この実施例の
2光束出射可能な半導体レーザーでは、アノード電極I
Oを共通アノード端子とし、カソード電極8およびカソ
ード電極9がそれぞれの光束を発するレーザーのカソー
ド端子となる。アノード電極lOからカソード電極8に
電流を流した場合には第3図に示すように、電流はZn
拡散によって形成されたp−型不純物拡散領域■から、
p−GaAlAsクラッド層4を通ってGaAs活性層
5に注入され、利得が生じ、GaAs活性層5から光束
21が出射する。一方、アノード電極10からカソード
電極9に電流を流した場合には電流はZn拡散によって
形成されたp−型不純物拡散領域11からP型GaAl
Asクラッド層4を通ワてGaAs活性層3に注入され
、GaAs活性層3で光に対する利得が生じ、GaAs
活性層3から光束22が出射する。このとき、p型Ga
AlAsクラッド層4からGaAs活性層5に注入され
る電流とp−GaAlAsクラッド層4からGaAs活
性層3に注入される電流はほぼ独立であるので、GaA
s活性層5から出射する光束21とGaAs活性層3か
ら出射する光束22とを独立に駆動させることが可能で
ある。また、光束21.22は、比較的光の閉じ込めの
強い基板に垂直な方向に並んで存在するため、P型Ga
^1^Sクラッド層4の厚さをかなり薄くすることがで
きる。そのため、あたかも同一の点光源から2木の光束
21.22が出射しているような構造のレーザー・アレ
イが作製可能である。また、このレーザー構造は、p型
GaAlAsクラッド層4を境に、上下がほぼ対称な構
造をしているため光束22と光束21では、ファーフィ
ールドパターンや非点収差といった光学的性質がほぼ・
同じで、スレッショルド電流、微分量子効率等の特性も
ほぼ等しい。
第4図は本発明の第2の実施例を示す模式断面図である
1つのチップから互いに波長の異なる2光束を出射する
半導体レーザーの構成図を表わす。
本実施例はGRIN−5CH(Graded −1nd
ej 5eparateconfined heter
ostructure )構造になっており、各々の活
性層15.18の量子井戸構造が異なっている6つまり
、第1図のGaAs活性層3に相当する活性層I5の両
側面にはグレーデッドインデックスのセパレート・コン
ブ イメント層14.16が設けられ、GaAs活性層
5に相当する活性層18の内設面にはセパレート・コン
ファイメント層17゜19が設けられている。なお、活
性層15の組成はGao、 、^11゜八5(60人)
からGa、、 、AI。、、As(300人)であり、
6エル数が5つのMQW (多重量子井戸)構造となっ
てあり、一方、活性層18の組成はGaAs (60人
)からGao、 ?AI0.3AS (100人)であ
り、ウェル数が5つのMQW構造である。また、セパレ
ート・コンファイメント層14.16,17.19の組
成はGao、、A1.3AsからGaAlAs、、 、
、AsであるOこのように、活性層15.18の組成は
異なっているため、両者の量子井戸構造が異なる。その
結果、活性層15、活性層18からそれぞれ出射する光
束の波長は異なることになり、第1図と同原理で、互い
に異なる波長の2光束を得ることができる。本発明によ
れば、2回成長といった複雑なプロセスを用いずに異な
る波長の2光束を発振可能な半導体レーザーを提供する
ことができる。
なお、本実施例では活性層が相異なる量子構造を有し、
GRIN−5C)I構造を例にとって説明したが、活性
層の構造はこれに限るものではなく通常のDH構造で、
活性層の組成を互いに変えたものであってもよい。
第5図は本発明の第3の実施例を示す模式図である。
基本的な構成は第1図の実施例と全く同一であるが、本
実施例では可変波長を得ることができる。第1図の実施
例と異なるのはp型GaA IAsクラッド層4の厚さ
が第1図の実施例では、2つのレーザー光が互いに干渉
しないように十分厚く2μm程度に設定していたが、本
実施例では、2つの光波23.24がエバネッセント波
によって結合するようにp型GaAlAsクラッド層4
の厚さは1.0μmに設定されている。しかも、活性層
3aはGaAs活性層5で発振する光波23に対し透明
となるようにGaAlAs、、 、^Sで構成されてい
る。
次に、この実施例によって可変波長が得られる7原理を
説明する。まず、アノード電i10からカソード電極8
に電流を注入し、GaAs活性層5で光波23を発振さ
せる。このとき、第1の実施例のレーザー構造はもとも
と横方向に屈折率の段差を設けていないため、利得導波
的となり縦マルチモードで発振するが、本実施例の半導
体レーザーではGaAs活性層5をコアとする導波路と
活性層3aをコアとする導波路がエバネッセント波によ
って結合しているため複合共振器が構成され、GaAs
活性層5の共振器と活性層3aの共振器の共振周波数の
一致するところでのみ発振が起こり、単一モードで発振
するようになる。このとき、アノード電極lOからカソ
ード電極9に電流を流すと、GaAs活性層3に電流が
注入され、GaAs活性層3の実効屈折率が変化する。
この結果、実効的に、GaAs活性層3をコアとする導
波路が形成する共振器の共振器長が変わり、共振周波数
が変化する。したがって複合共振器の共振波長が変化す
るためアノード電極lOから男ソード電極9へ電流を流
すことにより、発振縦モードを連続的に変えることがで
き、波長可変が可能となる。
(発明の効果〕 以上説明したように、本発明の半導体レーザーは簡単な
作製プロセスで作製されるとともに、発光点の間隔が非
常に小さい2光束を提供できる。
したがって、従来の複雑な電極形成プロセスが不要とな
り、歩留りが向上し生産性が高まる。その上、互いに相
異なる波長の2光束や縦モードを選択できる可変波長レ
ーザーを提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザーの一実施例を示す模式
斜視図、第2図はその作製方法の過程を示す模式図、第
3図は2光束出射の原理を説明する模式斜視図、第4図
、第5図はそれぞれ本発明の第2.第3の実施例を示す
模式斜視図である。 1・・・・・・・・・・n型GaAs基板、2・・・・
・・・・・・へ型GaAlAsクラッド層、3.5・・
・・・・GaAs活性層、 3a、15.18・・・・活性層、 4・・・・・・・・・・P型GaAlAsクラッド層、
6・・・・・・・・・・n型GaAlAsクラッド層、
7II・・・・・−・・−GaAsキャップ層、8.9
・・・・・・カソード電極、 10・・・・・・・・・・アノード電極、11・・・・
・・・・・・P−型不純物拡散領域、12・・・・・・
・・・・P+型不純物拡散領域、13・・・・・・・・
・・5i02、 +4.16.17.19・・・・セパレート・コンファ
イメント層、 20・・・・・・・・・・拡散窓、 21、22・・・・・・光束、 23、24・・・・・・光波。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体基板上に、該半導体基板と同一の導電型の第
    1のクラッド層、第1の活性層、該半導体基板と逆の導
    電型の第2のクラッド層、第2の活性層、および該半導
    体基板と同一の導電型の第3のクラッド層が順次、少な
    くとも積層されて成る堆積層を備える半導体レーザーに
    おいて、 前記堆積層の一部領域で、前記半導体基板と逆の導電型
    のストライプ状をなす不純物拡散領域が、前記第3のク
    ラッド層上部から前記第1の活性層を貫通し、さらに前
    記第1のクラッド層に到達するように設けられており、
    電極が前記領域上と、それ以外の領域上と、前記半導体
    基板の下面に設けられていることを特徴とする半導体レ
    ーザー。 2)第1の活性層と第2の活性層のエネルギーギャップ
    が異なる請求項1記載の半導体レーザー。 3)第1の活性層および第2の活性層のそれぞれが量子
    井戸構造を含んで形成されている請求項1記載の半導体
    レーザー。 4)第1の活性層および第2の活性層のそれぞれが量子
    井戸構造を含んで形成され、かつ第1の活性層と第2の
    活性層の量子井戸構造が異なる請求項1記載の半導体レ
    ーザー。 5)第1の活性層を導波する光波と第2の活性層を導波
    する光波が光学的に結合している請求項1記載の半導体
    レーザー。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04146680A (ja) * 1990-10-08 1992-05-20 Mitsubishi Electric Corp P型化合物半導体の製造方法、半導体発光装置及びその製造方法
US6653662B2 (en) * 2000-11-01 2003-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device, method for fabricating the same, and method for driving the same

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