JPH0223689A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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、例えば光デイスク装置や光磁気ディスク装置
の光源として用いられるような高出力用途に適した半導
体レーザ装置に関し、特にストライブ構造を有する形式
のものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、ストライプ構造を有する種々の半導体レーザ
装置が知られている。ストライプ構造は、ストライブを
形成して発振領域をある幅に制限することにより、閾値
電流の低減を図るために、および発振モードを点光源に
近づけるために採用されているものである。この種のス
トライブ型の半導体レーザ装置としては、Ｖ　Ｓ　Ｉ　
Ｓ　（ｖ−ｃｈａｎｎｅｌｅｄＳｕｂｓｔｒａｔｅ　Ｉ
ｎｎｅｒ　５ｔｒｉｐｅ）レーザに代表される損失導波
型レーザや、埋込みへテロ構造（以下、ＢＨ）レーザ装
置に代表される屈折率導波型レーザ等が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のＶＳＩＳレーザでは、損失部にお
ける位相遅れにより、非点収差が生じるという問題があ
る。

他方、ＢＨレーザでは、高次モードを抑制しモードを安
定化するためにストライブ幅を小さくする（例えば、約
２μｍ以下）必要がある。従って、光出力を高めること
が難しく、高出力用途には必ずしも適するものではなが
った。

よって、本発明の目的は、ＶＳＩＳレーザやＢＨレーザ
のような広義の屈折率導波型ストライプ構造を有するレ
ーザ装置において、非点収差の低減並びに出力の増大を
図り得る構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の半導体レーザ装置は、ストライプ領域を備え、
該ストライブ領域に対応してストライプ状の発振領域が
形成されている半導体レーザ装置であって、該ストライ
ブ領域に第１の屈折率の第１半導体層が設けられており
、該ストライブ領域の両側に配された第２の屈折率の第
２半導体層、及び該第２半導体屑の外側側方に配された
第３の屈折率の第３半導体層を備え、該第１の屈折率、
第２の屈折率及び第３の屈折率の間には、第１の屈折率
〉第３の屈折率〉第２の屈折率の関係があるようにされ
ており、そのことにより上記目的が達成される。

上述のストライブ領域を備え、該ストライブ領域に対応
してストライプ状の発振領域が形成されている構成とは
広義の屈折率導波型構造を意味しており、本発明の半導
体レーザ装置は、ＢＨレーザ等の屈折率導波型レーザの
みならず、損失導波型と称されているＶＳＩＳレーザ等
をも包含するものである。

（作用） 本発明の構成によれば、第１半導体層を有するストライ
ブ領域の側方には、屈折率が第１半導体層のそれ小さい
第２半導体層が形成され、ストライブ領域と第２半導体
層とによりストライプ構造が形成される。更に、そのス
トライプ構造の側方外側に、第１半導体層の屈折率と第
２半導体層の屈折率との中間の値の屈折率を有する第３
半導体層が配置されている。従って、ＶＳＩＳレーザの
場合には、実屈折率導波に近くなるなめ、非点収差をほ
ぼ無くすことができる。また、ＢＨレーザの場合には、
光強度分布が発振領域側方まで広がるため、即ちストラ
イブ領域と第２半導体層とによる上述のストライプ構造
の幅まで広がるので、光密度を低減することが可能とな
り、高出力化が図れる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。

この実施例は、本発明をＶＳＩＳ型の半導体レーザに適
用したものである。

本実施例では、幅Ｗ、の？’ｌ！１１が形成されたｐ型
ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ｇ　ａ、、、５Ａ　ｌ　ｏ、
、Ａ　ｓ電流阻止層２、ｐ型Ｇ　ａｅ、ｅＡ　ｌ　、４
Ａ　ｓクラッド層３、ｐ型Ｇａ１１．５Ａ１．、、、Ａ
ｓ活性層４、ｎ型Ｇａｅ　ｓＡ　１　ｇ、４Ａ　ｓクラ
ッド層５、及びｎ型ＧａＡＳキャップ層６が形成されて
いる。ここで、電流阻止層２は、クラッド層３よりもＡ
ｌ混晶比が高くされている。従って、幅Ｗ、のストライ
ブ領域３ａを構成しているクラッド層３の屈折率ｎ、が
、外側に配置されている電流阻止層２の屈折率ｎ２より
も高められている。

更に、電流阻止層２の両側には、ｎ型Ｇａｐ、５５Ａ　
ｌ　ｅ４．Ａ　ｓ層７が形成されている。この層７は、
そのＡｔ混晶比が０．４５であるので、電流阻止層２の
屈折率ｎ２とクラッド層３の屈折率ｎ、との間の大きさ
の屈折率ｎ３を有することになる。よって、本実施例の
構造では、屈折率の水平方向の分布は第２図に示す通り
となり、光強度は第２図の曲線Ａで示すように分布する
。

このように、本実施例のＶＳＩＳレーザでは、ストライ
ブ領域３ａ（屈折率ｎ＋＞の両側に電流阻止層２（屈折
率ｎ２）及び層７（屈折率ｎ３）が配置されており、ｎ
、＞ｎ３＞ｎ、、であるので、実屈折率導波によりレー
ザ光が導波される。よって、損失部における位相遅れを
効果的に低減し得るので、非点収差をほぼ０とすること
が可能となる。

次に、第１図に示したようなＶＳＩＳ型レーザ装置の製
造方法の一例を第３図を参照して説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、ｐ型のＧａＡｓ基板
１上に、ｎ型のＧ　ａ＠、６５Ａ　ｌ　ｌ！、４６ＡＢ
層７及びアンドープＧａＡｓ層８を、それぞれ、６μｍ
および０．０１μｍの厚さに液相エピタキシャル法によ
り成長させる。次に、第３図（ｂ）に示すように、基板
１に到達するまでエツチングし、幅Ｗ２（＝４μｍ）の
溝９を形成する。

上記のように加工された基板１を用いて、第３図（ｃ）
に示すように、再度、液相エピタキシャル法により、ｎ
型Ｇ　ａ６，６Ａ　１２．５Ａ　ｓ層２及びアンドープ
ＧａＡｓ層１０を成長させる。この時、ＧａＡｓ層８は
メルトバックされて消失する。Ｇａ＠、５Ａ１９５Ａｓ
層２の溝９より外側部分の厚さは０．１μｍとする。ま
た、アンドープＧａＡｓ層１０の厚さは０．０１μｍで
ある。

次に、第３図（ｄ）に示すように、通常のフォトリソグ
ラフ法により、基板１に到達する幅Ｗ。

（＝２μｍ）の溝１１を形成する。液相エピタキシャル
法によりｐ型Ｇ　ａｏ、６Ａ　１　、、、Ａ　ｓクラッ
ド層３（７ｓの外側の厚さ０．１μｍ）を成長させる。

ＧａＡｓ層１０はメルトバックにより消失する。

続いて、ｐ型Ｇ　ａｇ、ｇＢＡ　ｌ　ｅ、１４Ａ　Ｓ活
性層４、ｎ型Ｇａ、６Ａ１　ｅ４Ａｓクラッド層５、及
びｎ型ＧａＡｓキャップ層６をエピタキシャル成長させ
る（第３図（ｅ））。上記のようにして成長させたウェ
ハに、通常の方法で電極を付与し、璧開により共振器を
形成してレーザチップとする。

このようにして得られたＶＳＩＳ型の半導体レーザ装置
をレーザ発振させたが、非点収差は殆ど生じなかった。

尚、上述の実施例では、断面矩形状の溝１１が形成され
ているが、該溝の断面を７字状とした場合も同様の効果
が奏される。

次に、本発明をＢＨレーザに適用した実施例を第４図を
参照して説明する。

第４図に示す実施例は次のように作製される。

ＧａＡｓ基板４１の上に、ｐ型Ｇ　ａｅ、ｅＡ　ｌ　ｏ
４ＡＳクラッド層４２、Ｇ　ａ２．ｇＢＡ　１０．．４
Ａ　Ｓ活性層４３及びｎ型Ｇ　ａｏ、、Ａ　Ｉ　Ｇｌ、
４Ａ　Ｓクラッド層４４が液相エピタキシャル法により
成長されてダブルへテロ構造が構成される。このダブル
へテロ構造に対して、基板４１に到達するまでメサエッ
チングが施され、幅ｗ３（＝２μｍ）のストライブ状の
メサＭが形成される。

更に、液相エピタキシャル法により、ｎ型Ｇａ。５Ａ　
１　、、ＢＡ　ｓ層４５を成長させてメサＭを埋め込む
。この際、ｎ型Ｇ　ａｏ６Ａ　１　、、、Ａ　ｓクラッ
ド層４４が露出しているメサＭの上面にはｎ型Ｇａｅ、
５Ａ１（１，５ＡＳ層４５は成長せず、メサＭの上面と
同じ高さで層４５の成長を終えることができる。その後
、この層４５に対して幅ｗ、（＝４μｍ）のメサエッチ
ングを行う。次いで、ｎ型Ｇ　ａ　ｅ、　ａｓＡ　ｌ　
ｖ４６Ａ　ｓ層４６がエピタキシャル成長され、同様に
幅ｖｖ　ｓ　（−６μｍ）のメサエッチングが行われる
。電極を形成するためのｎ型ＧａＡｓキャップ層４７が
成長させられて、第４図に示す断面構成のＢＨレーザが
作製される。

第４図に示すＢＨ型半導体レーザ装置に適用した実施例
においては、ストライプ状の発振領域を規定しており、
クラッド層４１、活性層４３及びクラッド層４４を含む
ストライブ状メサ領域Ｍが形成されている。そのストラ
イブ状領域Ｍの両側に、Ｇ　ａｇ、、Ａ　１　Ｂ、＋、
Ａ　ｓ層４５及びＧａθ６５Ａ　Ｉ　Ｂ、　４６Ａ　８
層４６が形成されているので、水平方向屈折率分布およ
び光強度の分布は第５図に示す通りとなる。このように
、ストライプ状の発振領域が形成されているメサＭの両
側に、屈折率の低い層４５が形成されており、その層４
５の両側に、層４５より屈折率が高く、クラッド層４２
．４４より屈折率が低い層４６が配置されているので、
レーザ光は第５図の曲線Ｂで示されるように幅Ｗ４の部
分まで拡げられた領域を導波される。よって、光密度を
低減することができるので、基本モードを維持しつつ、
実屈折率導波機構で、レーザ出力を高めることが可能と
なる。上記構成のＢＨレーザを、発振波長７８０ｎｍ、
出力４０ｍＷ、動作温度５０°Ｃにおいて１０００時間
動作させたが、特性に顕著な劣化はまったく見られなか
った。

尚、本発明は、上述の実施例に限定されず、導電型を逆
転させたものや、他の半導体材料を用いたものにも適用
し得ることは当然である。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、ストライブ領域の両側
に第２半導体層及び第３半導体層が配置されており、光
は、実屈折率導波により導かれる。

従って、本発明をＶＳＩＳレーザに適用した場合には非
点収差をほぼ無くすことが可能となると共に、発熱を抑
制することも可能となる。それ故、信頼性に優れた特性
の安定なＶＳＩＳ半導体レーザ装置が提供される。また
、ＢＨレーザに適用した場合には、光強度分布が第２半
導体層の部分にまで拡げられるので、光密度を低減する
ことが可能となり、従って大出力半導体レーザ装置を容
易に実現することができる。

４、　　　　の　　　ｆ＃　日 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図実
施例に於ける屈折率分布及び光強度分布を示す図、第３
図（＆）〜（ｅ）は第１図実施例の具体的な製造方法の
一例を説明するための断面図、第４図は本発明の他の実
施例を説明するための断面図、第５図は第４図実施例に
於ける屈折率分布及び光強度分布を示す図である。

２−ｎ型Ｇ　ａ、、、、、Ａ　１６．６Ａ　ｓ電流阻止
層、３　・ｐ型Ｇ　ａ６．６Ａ　Ｉ　６．４Ａ　ｓクラ
ッド層、３ａ・・・ストライプ領域、 ４　・ｐ型Ｇ　ａ、、８．Ａ　ｌ　１１．、、Ａ　ｓ活
性層、５−ｎ型Ｇａ、、６Ａｌｅ　ａＡｓクラッド層、
７−−−　ｎ型Ｇａ、、、ｓｓＡ　ｌ　０，４．Ａ　８
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ストライプ領域を備え、該ストライプ領域に対応し
   てストライプ状の発振領域が形成されている半導体レー
   ザ装置であって、 該ストライプ領域に第１の屈折率の第１半導体層が設け
   られており、 該ストライプ領域の両側に配された第２の屈折率の第２
   半導体層、及び 該第２半導体層の外側側方に配された第３の屈折率の第
   ３半導体層 を備え、該第１の屈折率、第２の屈折率及び第３の屈折
   率の間に、第１の屈折率＞第３の屈折率＞第２の屈折率
   の関係がある半導体レーザ装置。