JPH0228389A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ素子

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JPH0228389A
JPH0228389A JP17844688A JP17844688A JPH0228389A JP H0228389 A JPH0228389 A JP H0228389A JP 17844688 A JP17844688 A JP 17844688A JP 17844688 A JP17844688 A JP 17844688A JP H0228389 A JPH0228389 A JP H0228389A
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JP
Japan
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layer
semiconductor laser
light guide
refractive index
conductivity type
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Pending
Application number
JP17844688A
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Inventor
Shoji Kitamura
祥司 北村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は光ガイド層を有する屈折率導波型半導体レーザ
素子に関する。
〔従来の技術〕
発振モードの制御に有利なリブ導波路をもつ屈折率導波
型半導体レーザ素子は、高出力とするために光ガイド層
を設けることが行なわれており、その代表的な構造の一
つを忍4図の模式断面図に示す。第4図においてこの半
導体レーザ素子はP−GaAs基板1上に電流阻止層で
あるn −GaAs 2を設けた後、表面を工、チング
してV溝を形成し、引き続きP −A−eX Ga (
−1As第1クラッド層3゜P −k13y Ga s
 −y As光ガイド層4 # P、−AAzGal−
2As活性層5 # n−A−e)(Ga1−XAS第
2クラッド層6およびn−GaAsキャップ層7を順次
液相成長により積層したものである。8.9はそれぞれ
上下の電極である。
第4図の構造をもつ半導体レーザ素子は基本モード発振
が起こる条件下にSいて、レーザ光を光ガイド層4にし
み出させることにより、活性N13中)光密度を瞬時光
学損f) [C0D(CatastrophicOpt
 icag Damage ) ]  のレベル以下に
して高出力を得るものであり、そのため光ガイドm4の
厚さや各層の組成などについての検討がなされてSす、
この素子構造では最大光出力が120mW以上のものが
知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
第4図のようにv#1によって導波路を形成するのは液
相成長においてのみ実現可能である。それは液相成長で
はある程度厚さが増してくると表面は平坦になり、活性
層5から上の層は平坦に形成されるからである。これに
対して気相成長法を用いた場合は、各構成層は■溝に做
って結晶成長するから活性層5を含めて各ノーとも湾曲
状態となる。
したがって横方向に十分な尤の屈折ぶ差を得るこ、とが
できない。
しかしながら、素子製造に際しては薄膜の形成が容易で
大面積の素子を得るのに有オリな気相成長法を用いるの
が好ましい。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的を工気相成長法によって容易に製造可能であり、横方
向に十分屈折率差を有し、光ガイド層をもった構造の半
導体レーザ素子を提供することfこある。
〔課題、嶽を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザ素子は半導体基板の一主面上に気
相成長により積層形成される第1クラ。
ド層、活性層、第2クラッド層およびキャップ層のうち
の活性層と第1.g2クラッド層のいずれか一方との間
にそのクラッド層と同じ導電型の光ガイド層を有し、活
性層より上部に位置する各層によって形成したメサスト
ライプ部のレーザ光進行方向と平行な両伸面にメサスト
ライプ部とは反対の導電型をもつ光吸収層と埋め込み層
を備えた構造としたものである。
〔作用〕
本発明の半導体レーザ素子は光ガイド層12を活性層1
3と第1クラッド層11の間(第1図)または光ガイド
層12aを活性層13と第2クラッド層14mとの間(
第3図)に設け、活性層13より上に位置する各層から
なるメサストライプ部を形成し、その両側面に光吸収層
16と埋め込み層頭を設け、ストライプ部とストライプ
部以外の領域とに等測的な屈折率差をもたせる構造とし
たために、第4図のように■溝を形成する必要がなくな
り、気相成長法を用いて容易に製造することが可能とな
り、裂造過穆におけるストライプ部形成の工、チング深
さにより横方向の屈折率差を制御し、基本横モード発振
を実現することができる。またこの構造では光ガイド層
の厚さや各層の組成比を適切に定めることにより高出力
動作が得られる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明の半導体レーザ素子の正面からみた模式
断面図である。第1図トエ例えばn−GaAs基板lO
の上にn −A#zGa 1−XA3第1クラッド層1
1゜AJ3y Ga 1−yA s光ガイド層12 *
 P −)J3zCxa 1−2As 活性層13 #
 P −Al3zGa 1−XA 8第2クラッド層1
4およびP−GaAsキャ、1層15を積層形成し、さ
らに第2クラッド層14とキヤ、プ層15にメサストク
イズを形成して、このメサストライプのレーザ光進行方
向と平行な両側面をn−GaAs光吸収層16とn−ん
glGa 1−IAS埋め込み層加で埋め込んだ構造と
したものである。17 、18は電極である。
第2図(a)〜(c)はこの半導体レーザ素子の製造方
法を述べるための主な工程順を示したものであり、8?
!1図と共通部分を同一符号で表わしである。第1図の
構造をもつ本発明の半導体レーザ素子に対しては、有機
金属を原料とする熱分解法(MetaAOrganic
 Chemica−g Vapaor Deposit
ion )としてよく知られているMOCVDを用いる
ことができる。
MOCVDは大面積のエピタキシアル膜を形成する際の
量産性や膜厚制御などの点で液相成長法より有利である
まず例えばキャリア濃度lXl0  d  、厚さ15
0pmのn−GaAs基板10上にキャリア濃度IXI
Qcm厚さl pmのn −1’J ast Ga o
、ss A S第1クラッド層11゜キャリア濃度IX
IOcaml厚さl pmのn −AJ3o、zr G
a (1,73As元カイト層12.キャリア?1It
l XIO”Cff1−’ l厚さ0.06 pmのP
 −h13 o、os Ga O,92As活性/11
13 、キャリア濃度lX1031.厚さl pmのP
 −A−116,st Ga 6,6gAs第2クラッ
ド鳩14gよびキャリア濃度3XIOcm  、厚さ0
.5μmのP−GaAsキャ。
7 )@ 15をこの順に気相成長させる。続いてキヤ
グ層となる15の表面に5i02膜を0.2μm厚さに
被着した後、レジストを塗布してフォトリングラフィに
より3μm@のストライプを形成し、ストライプ以外の
部分の8i0z膜を除去し5iOz膜19を残した状態
が第2図(ωである。次に8 i02膜19以外の除去
部分に対して表面から深さ1.3μm程度までキャップ
7i#15と第2クラッド層14の途中までメサエッチ
ングを行ない第2クラッド層14とキャップ層15から
なるメサストライプ部を形成する〔第2図5)〕。さら
に再び気相エピタキシアル成長によりキャリア1?度l
Xl0  α のn−GaAs光吸収層16とキャリア
濃度lX104  のn−λe(IBI Gao、61
As埋め込み層加をメサストライプ以外の表面に1.3
μmの厚さに成長させ、5i02膜19を除去し、最後
にuGe 人uzn/Au)P1111電極17と  /Auのn
9A電極18を蒸着などにより表裏面に被層し、第1図
と同じ構造の半導体レーザ素子を得ることができる〔第
2図(C)〕。なお埋め込み層加の厚さは0.8μmで
あり、屈折率はメサストライプ部より低くする必要があ
る。それは光吸収N16のみでは僅かな厚さなどの違い
によってメサストライプ部とその他の領域との屈折率差
がつきにくいこともあるので、埋め込みノー(9)を設
けることにより、このレーザ素子に横方向の等何曲な屈
折率差がつきやすくなるからである。かくして得られた
本発明の半導体レーザ素子は発振波長830 nm i
こおいてしきい値電流加〜40 mAで室温連続発振し
、基本横モード発振の最大光出力は150 mWを示し
た。
また本発明の素子構造では光ガイド層12は活性j−1
3と第1クラツド/(ILl、第2クラツド膚14のい
ずれか一方のクラッド層との間に設けれはよいから、第
3図のように構成することができる。第3図は第1図と
同様の模式断面図であり、共通部分を同一符号で表わし
であるが、第1図と異なる点は第1図とは通導を星の元
ガイド層12aを活性層13と第2クラッド層14aと
の間すなわち活性層13の上に配置し、メサストライプ
部は光ガイド層12a、第2クラッド層14an キャ
ップ層15により形成していることである。
第3図の素子構造についても製造方法は第1図の場合と
基本的に同じであり、はじめ基板10上tこ各層を第3
図の頴に気相成長させ、第2図(b)に相当する過程で
光ガイド層12aの途中までメサエ。
チングを行なってメサストライプ部を形成した後、光吸
収層16aと埋め込みI! 20 aを埋め込んだもの
である。この構造のものは第1図に示したような元ガイ
ド層12を活性層13の下に設けた構造のものと同様の
特性を有するが、光吸収層16a側に光がしみ出し、水
平高次モード発振に損失を与え、高次モードの発生を抑
制するという効果は大きくなる。
〔発明の効果〕
光ガイド層とリプ導波路をもつ屈折率導波凰半導体レー
ザ素子は従来V溝を形成する液相成長法により製造され
ていたが、薄膜の厚さ制御が容易で大面積の素子を得る
のに有利な気相成長法の適用を可能とする■溝のない構
造として本発明では実施例で述べたように、光ガイド層
を活性層の上下いずれかに配し、活性層より上部に位置
する各面にメサストライプ部とは逆の導電盤をもつ光吸
収層と埋め込み膚を設けて、導波路に相当するメサスト
ライプ部とこれ以外の領域とに屈折率差を持たせる構造
とし、さらに光ガイド層およびその他の各層の厚さ、組
成比を適切に定めたことにより、基本横モード発根で高
出力を有する半導体レーザ素子を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザ索子の模式断面図、第2
図(al〜(c)はその主な製造工程図、第3図は第1
図とは光ガイド層の配置が異なる本発明の半導体レーザ
素子の模式断面図、第4図は光ガイド層を有する従来の
屈折率導波型半導体レーザ素子の模式断面図である。 1、lO・・・基板、3.11・・・第1クラッド層、
4.12゜12a・・・光ガイド層、5.13・・・活
性層、6.14,14a・・・第2クラッド層、7,1
5・・・キャップ層、8.9.17゜18 ・・・電極
、16 、16 a−・−光吸収層、19−8 i02
膜、壬 閃 そ 図 舅 四

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)一導電型半導体基板の一主面上に気相成長法により
    積層形成される一導電型第1クラッド層、逆導電型活性
    層、逆導電型第2クラッド層および一導電型キャップ層
    のうちの前記活性層と前記第1、第2クラッド層のいず
    れか一方との間にそのクラッド層と同じ導電型の光ガイ
    ド層を有し、前記活性層より上部に位置する各層によっ
    て形成したメサストライプ部のレーザ光進行方向と平行
    な両側面にメサストライプ部とは反対の導電型をもつ光
    吸収層と埋め込み層を備えたことを特徴とする半導体レ
    ーザ素子。
JP17844688A 1988-07-18 1988-07-18 半導体レーザ素子 Pending JPH0228389A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253776A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Sharp Corp 半導体レーザ素子及び光学式情報記録装置
JP2005223148A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Sharp Corp 窒化物系半導体レーザ素子とそれを含む光学式情報処理装置

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JP2004253776A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Sharp Corp 半導体レーザ素子及び光学式情報記録装置
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