JPH0136989B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0136989B2 JPH0136989B2 JP58164369A JP16436983A JPH0136989B2 JP H0136989 B2 JPH0136989 B2 JP H0136989B2 JP 58164369 A JP58164369 A JP 58164369A JP 16436983 A JP16436983 A JP 16436983A JP H0136989 B2 JPH0136989 B2 JP H0136989B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- laser device
- planes
- plane
- groove
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体レーザ装置に係り、特に、レ
ーザ光出射端面の破壊を抑える窓構造をもたせ、
高出力を可能とする改良に関するものである。
ーザ光出射端面の破壊を抑える窓構造をもたせ、
高出力を可能とする改良に関するものである。
第１図は従来の通常の内部ストライプレーザ装
置の一例を示す斜視図で、１は基板、２は電流狭
窄層、３ａ，３ｂはクラツド層、４は活性層、５
はコンタクト層、６，７は電極である。この従来
の半導体レーザ装置では基板１としてヒ化ガリウ
ム（GaAs）を用い、その｛100｝面の上に結晶
成長技術を用いて電流狭窄層２を成長させた後
に、化学的エツチングによつて｛111｝面を有す
る溝を形成し、さらにその上に結晶成長技術を用
いて、下側クラツド層３ａ、活性層４、上側クラ
ツド層３ｂおよびコンタクト層５を成長させる。
置の一例を示す斜視図で、１は基板、２は電流狭
窄層、３ａ，３ｂはクラツド層、４は活性層、５
はコンタクト層、６，７は電極である。この従来
の半導体レーザ装置では基板１としてヒ化ガリウ
ム（GaAs）を用い、その｛100｝面の上に結晶
成長技術を用いて電流狭窄層２を成長させた後
に、化学的エツチングによつて｛111｝面を有す
る溝を形成し、さらにその上に結晶成長技術を用
いて、下側クラツド層３ａ、活性層４、上側クラ
ツド層３ｂおよびコンタクト層５を成長させる。
このレーザ装置では、電極６，７から注入され
た電流は電流狭窄層２があるので、溝内部にのみ
電流が流れる。また、下側のクラツド層３ａは厚
さ0.3μｍ以下で極めて薄いので、活性層４で発生
した光の一部は電流狭窄層２に吸収されて溝上部
と溝外部とで実効的屈折率の差ができて、光は活
性層４の溝の上の部分に閉じ込められる。すなわ
ち、溝に沿つて光導波路が形成されている。
た電流は電流狭窄層２があるので、溝内部にのみ
電流が流れる。また、下側のクラツド層３ａは厚
さ0.3μｍ以下で極めて薄いので、活性層４で発生
した光の一部は電流狭窄層２に吸収されて溝上部
と溝外部とで実効的屈折率の差ができて、光は活
性層４の溝の上の部分に閉じ込められる。すなわ
ち、溝に沿つて光導波路が形成されている。
以上のように従来の半導体レーザ装置では窓構
造を持つていないので、活性層４で発生した光
は、表面単位の多い出射端面で吸収される割合が
多く、光出力を増すと発熱などによつてレーザ光
出射端面が破壊され易いという欠点があつた。ま
た、不純物の拡散などによつて窓構造を形成した
場合には端面付近で光導波路を形成しにくく、レ
ーザビームが非点収差をもつという欠点があつ
た。
造を持つていないので、活性層４で発生した光
は、表面単位の多い出射端面で吸収される割合が
多く、光出力を増すと発熱などによつてレーザ光
出射端面が破壊され易いという欠点があつた。ま
た、不純物の拡散などによつて窓構造を形成した
場合には端面付近で光導波路を形成しにくく、レ
ーザビームが非点収差をもつという欠点があつ
た。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、レーザ端面付近と、内部とで溝の形状を変
えて、溝内部の結晶面方位を異ならせ、その上へ
結晶を液相成長させた場合に成長速度、成長層の
組成が面方位に応じて変化することを利用して、
活性層のバンドギヤツプが端面部分で大きくなる
ようにして窓構造を形成し、もつて、端面破壊を
抑制し、しかも光導波路が端面にまで延びている
半導体レーザ装置を提供するものである。
ので、レーザ端面付近と、内部とで溝の形状を変
えて、溝内部の結晶面方位を異ならせ、その上へ
結晶を液相成長させた場合に成長速度、成長層の
組成が面方位に応じて変化することを利用して、
活性層のバンドギヤツプが端面部分で大きくなる
ようにして窓構造を形成し、もつて、端面破壊を
抑制し、しかも光導波路が端面にまで延びている
半導体レーザ装置を提供するものである。
第２図はこの発明の一実施例である半導体レー
ザ装置の構造を判り易く示すためにその共振面付
近に対して内部部分をずらせて示した模式斜視図
で、第１図の従来例と同一符号は同等部分を示
し、その説明は重複を避ける。この実施例でも、
GaAs基板１は｛100｝面を成長面として用い、
その上に電流狭窄層２を成長させた後に、写真製
版技術を用いて｛011｝方向にストライプを形成
する。このとき、第１の段階として、レーザチツ
プの端面付近でＶ溝を形成するつもりのストライ
プ部のみのパターン形成を行ない、NH4OH−
H2O2系などの化学エツチングを行なう。これに
よつて｛111｝面で構成されたＶ溝が端面すなわ
ち共振器面の付近（10〜30μｍの範囲）にのみ形
成される。このＶ溝を形成した後に、再び写真製
版技術を用いて、上記Ｖ溝と多少重なるように同
一幅のストライプパターンを形成する。勿論この
ときＶ溝自身はレジストで覆われるようにする。
その上で、上述の第１段階の化学的エツチングの
際にエツチングされなかつたストライプ部のみが
エツチングされ得るようにする。この状態で第２
段階のエツチングとしてリアクテイブ・イオンエ
ツチングなどの技術を用いて断面形状が長方形の
溝を形成する。すなわち、この溝の内部には
｛100｝面と｛110｝面がでるようにする。このよ
うにして、両端面部の｛111｝面で構成されるＶ
溝とその間の｛100｝面と｛110｝面で構成される
長方形断面の溝とが一本のストライプを構成する
ように形成される。その後に、電流狭窄層２の表
面上に上記溝の内部を含めてガリウム・アルミニ
ウム・ヒ素（GaAlAs）からなる下側クラツド層
３ａを液相成長させると、｛100｝面上への成長は
｛111｝面上への成長より遅いので、レーザチツプ
共振面となる付近のＶ溝部は溝が完全に埋つて平
坦になつても、レーザチツプの内部となる長方形
断面の溝部では下側クラツド層３ａの上面に凹部
ができる。従つて、その上に成長させた活性層４
はＶ溝部では平坦であるが、長方形断面の溝部で
は湾曲し、GaAlAs混晶組成が異なり、湾曲部は
平坦部よりもバンドギヤツプが小さくなる。従つ
て、湾曲部で発生した光に関してはレーザチツプ
端面部の平坦な活性層４は透明となり吸収が起こ
らず、光出力を増しても、端面は破壊されない。
また、この方法は｛100｝面上への成長と｛111｝
面上への成長との差を利用したものであるから、
ストライプ幅に関係なく窓構造を得ることができ
る。従つて、ストライプ幅を狭くしてしかも高出
力でもモードを安定させることが可能である。更
に、窓部と発光部とが同時に成長できるので両者
の界面には欠陥が少ないと考えられる。
ザ装置の構造を判り易く示すためにその共振面付
近に対して内部部分をずらせて示した模式斜視図
で、第１図の従来例と同一符号は同等部分を示
し、その説明は重複を避ける。この実施例でも、
GaAs基板１は｛100｝面を成長面として用い、
その上に電流狭窄層２を成長させた後に、写真製
版技術を用いて｛011｝方向にストライプを形成
する。このとき、第１の段階として、レーザチツ
プの端面付近でＶ溝を形成するつもりのストライ
プ部のみのパターン形成を行ない、NH4OH−
H2O2系などの化学エツチングを行なう。これに
よつて｛111｝面で構成されたＶ溝が端面すなわ
ち共振器面の付近（10〜30μｍの範囲）にのみ形
成される。このＶ溝を形成した後に、再び写真製
版技術を用いて、上記Ｖ溝と多少重なるように同
一幅のストライプパターンを形成する。勿論この
ときＶ溝自身はレジストで覆われるようにする。
その上で、上述の第１段階の化学的エツチングの
際にエツチングされなかつたストライプ部のみが
エツチングされ得るようにする。この状態で第２
段階のエツチングとしてリアクテイブ・イオンエ
ツチングなどの技術を用いて断面形状が長方形の
溝を形成する。すなわち、この溝の内部には
｛100｝面と｛110｝面がでるようにする。このよ
うにして、両端面部の｛111｝面で構成されるＶ
溝とその間の｛100｝面と｛110｝面で構成される
長方形断面の溝とが一本のストライプを構成する
ように形成される。その後に、電流狭窄層２の表
面上に上記溝の内部を含めてガリウム・アルミニ
ウム・ヒ素（GaAlAs）からなる下側クラツド層
３ａを液相成長させると、｛100｝面上への成長は
｛111｝面上への成長より遅いので、レーザチツプ
共振面となる付近のＶ溝部は溝が完全に埋つて平
坦になつても、レーザチツプの内部となる長方形
断面の溝部では下側クラツド層３ａの上面に凹部
ができる。従つて、その上に成長させた活性層４
はＶ溝部では平坦であるが、長方形断面の溝部で
は湾曲し、GaAlAs混晶組成が異なり、湾曲部は
平坦部よりもバンドギヤツプが小さくなる。従つ
て、湾曲部で発生した光に関してはレーザチツプ
端面部の平坦な活性層４は透明となり吸収が起こ
らず、光出力を増しても、端面は破壊されない。
また、この方法は｛100｝面上への成長と｛111｝
面上への成長との差を利用したものであるから、
ストライプ幅に関係なく窓構造を得ることができ
る。従つて、ストライプ幅を狭くしてしかも高出
力でもモードを安定させることが可能である。更
に、窓部と発光部とが同時に成長できるので両者
の界面には欠陥が少ないと考えられる。
第３図はこの発明の他の実施例の構造を判り易
く示すためにその共振面付近に対して内部部分を
ずらせて示した模式斜視図で、この実施例は電流
狭窄層を形成せず、GaAs基板１の上面に直接Ｖ
溝および長方形断面溝を第２図の実施例と同様に
形成したもので、活性層４と下側クラツド層３ａ
との間にリブ形光導波路８を設けている。その他
の構造は第２図の実施例と全く同一であり、その
効果も同様である。
く示すためにその共振面付近に対して内部部分を
ずらせて示した模式斜視図で、この実施例は電流
狭窄層を形成せず、GaAs基板１の上面に直接Ｖ
溝および長方形断面溝を第２図の実施例と同様に
形成したもので、活性層４と下側クラツド層３ａ
との間にリブ形光導波路８を設けている。その他
の構造は第２図の実施例と全く同一であり、その
効果も同様である。
以上の説明はGaAlAs系のものについて述べた
が、インジウム・ガリウム・リン・ヒ素
（InGaPAs）系でも同様の構造のレーザ装置が考
えられるが、InGaPAs系ではGaAlAsとは逆で
｛001｝面と｛111｝Ｂ面とでは｛001｝面上への成
長速度が、｛111｝Ｂ面上への成長速度より大き
く、バンドギヤツプは｛001｝面上へ成長させた
方が｛111｝Ｂ面上に成長させたものより大きく
なるので、レーザ共振面付近を｛001｝面と
｛110｝面で囲まれた長方形断面溝とし、レーザ内
部で｛111｝Ｂ面で構成されたＶ溝を持つ構造に
しなければならない。
が、インジウム・ガリウム・リン・ヒ素
（InGaPAs）系でも同様の構造のレーザ装置が考
えられるが、InGaPAs系ではGaAlAsとは逆で
｛001｝面と｛111｝Ｂ面とでは｛001｝面上への成
長速度が、｛111｝Ｂ面上への成長速度より大き
く、バンドギヤツプは｛001｝面上へ成長させた
方が｛111｝Ｂ面上に成長させたものより大きく
なるので、レーザ共振面付近を｛001｝面と
｛110｝面で囲まれた長方形断面溝とし、レーザ内
部で｛111｝Ｂ面で構成されたＶ溝を持つ構造に
しなければならない。
以上説明したように、この発明になる内部スト
ライプレーザ装置では、ストライプに沿う活性層
の部分のバンドギヤツプを中央部よりもチツプ端
面付近で大きくなるようにし窓構造を形成したの
で、端面破壊が防止され、しかも光導波路が端面
まで延びているので、レーザ光に非点収差がな
く、レーザのモードを安定化するためにストライ
プ幅を狭くしても十分に動作が可能である。
ライプレーザ装置では、ストライプに沿う活性層
の部分のバンドギヤツプを中央部よりもチツプ端
面付近で大きくなるようにし窓構造を形成したの
で、端面破壊が防止され、しかも光導波路が端面
まで延びているので、レーザ光に非点収差がな
く、レーザのモードを安定化するためにストライ
プ幅を狭くしても十分に動作が可能である。
第１図は従来の内部ストライプレーザの一例の
構造を示す斜視図、第２図はこの発明の一実施例
の構造を判り易く示すためにその共振面付近に対
して内部部分をずらせて示した模式斜視図、第３
図はこの発明の他の実施例の構造を第２図におけ
ると同様に示す模式斜視図である。 図において、１は基板、２は電流狭窄層、３ａ
は下側クラツド層、３ｂは上側クラツド層、４は
活性層である。なお、図中同一符号は同一または
相当部分を示す。
構造を示す斜視図、第２図はこの発明の一実施例
の構造を判り易く示すためにその共振面付近に対
して内部部分をずらせて示した模式斜視図、第３
図はこの発明の他の実施例の構造を第２図におけ
ると同様に示す模式斜視図である。 図において、１は基板、２は電流狭窄層、３ａ
は下側クラツド層、３ｂは上側クラツド層、４は
活性層である。なお、図中同一符号は同一または
相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｛100｝面を基板とし、一定幅の内部ストラ
イプを持つ半導体レーザ装置において、 上記一定幅の内部ストライプは、レーザチツプ
の共振面付近と中央部ではその上に形成される層
の成長速度が共振面付近より中央部の方が遅くな
るよう、その断面形状が異なるものであり、 上記内部ストライプ上へ、下クラツド層及び活
性層が順次形成されていることを特徴とする半導
体レーザ装置。 ２ 上記半導体レーザ装置はAlGaAs系であり、
上記一定幅の内部ストライプの断面形状は、レー
ザチツプ共振面付近では｛111｝面より構成され
るＶ字形であり、中央部では｛110｝面と｛100｝
面とで構成される長方形であ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装置。 ３ 上記半導体レーザ装置はInGaPAs系であり、
上記一定幅の内部ストライプの断面形状は、レー
ザチツプ共振面付近では｛110｝面と｛100｝面と
で構成される長方形であり、中央部では｛111｝
面より構成されるＶ字形であ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装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16436983A JPS6054489A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16436983A JPS6054489A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054489A JPS6054489A (ja) | 1985-03-28 |
| JPH0136989B2 true JPH0136989B2 (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=15791827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16436983A Granted JPS6054489A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054489A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797689B2 (ja) * | 1987-05-18 | 1995-10-18 | 株式会社東芝 | 半導体レ−ザ素子 |
-
1983
- 1983-09-05 JP JP16436983A patent/JPS6054489A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1983 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054489A (ja) | 1985-03-28 |
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