JPH03195074A - 半導体レーザ装置とその製造方法 - 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、半導体レーザ装置に係り、特に単一縦モード
で発振する半導体レーザ装置、及び、低戻り光雑、音高
出力半導体レーザ装置及び、その製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、単一縦モードで発振するレーザ構造として、　Ｃ
３（Ｃｌｅａｖｅｄ−Ｃｏｕｐｌｅ−Ｃａｖｉｔｙ）レ
ーザがある。

第３図は従来のＣ３レーザ１０の構造を示す概略斜視図
である。

同図において、１１．１２はそれぞれ異なった共振器長
ｔ、ｌ　、　Ｌ２のレーザであり、ギャップ１３を介し
て、光学的に結合している。また、１４は発光領域であ
り、活性層からなっている。

この従来のＣ３レーザが単一縦モードで発振する理由を
以下に説明する。

第４図（Ａ）〜（Ｆ）は、単一縦モード発振を説明する
ためのスペクトル図であり、同図（Ａ）はレーザ１１の
共振モード、同図（Ｂ）はレーザ１２の共振モード、（
Ｃ）はレーザ１１、レーザ１２に共通の共振モード、（
Ｄ＞はレーザ１０の利得、（Ｅ）はレーザ１０の発振モ
ードを示している。

同図（Ａ＞、（Ｂ）に示した様な、レーザ１１．１２の
共振波長間隔は、近似的に、 ΔλＩ＝λｏ　２／２ｎＬ１　　　・−・（１）、Δλ
２＝λｏ　２／　２　ｎ　Ｌ２　　−［２）（ただし、
ここでΔλ鳶、Δλ２はレーザ１１及び１２の共振器間
隔、λ０は発振波長、ｎは屈折率、Ｌ、　、Ｌ２はレー
ザ１１及び１２の共振器長）Δ　λ　ｌ　−Δ　λ　２
　１　くくΔ　λ　１　、　Δ　λ２　の時、２つの共
振器条件を同時に満足する共振波長の間隔Δは、 Ａ＝Δλ１　・Δλ２／１Δλ１−Δλ２＝λｏ　　’
　　／２ｎ　Ｉ　　ＬＩ　　　Ｌ２　１　　　　＝（３
）この時、１ＬＩＬ２１をＬＩやＬ２の１７１０程度に
設定することは容易であり、そのとき（３）式より、共
振波長の間隔Δは１０倍程度となり、レーザ１０の利得
範囲（発振可能な波長域）で共振する波長が１つだけと
なり、単一縦モード発振を行なうレーザ１０が得られる
ものである。

この従来のＣ３レーザ１０は１つ１つのレーザを別々に
製作しギャップ１３を介して光学的に結合して得られ、
るもめであった。

（発明が解決しようとする課題） この様な、従来のレーザ１０においては、２つの独立し
たレーザ１１．１２を光学的に結合させるのが難しかっ
た。また、この構造では、端面の反射率を下げて、高出
力でしかも戻り光ノイズに強いレーザを作製する場合、
ギャップ１３の形成される端面を低反射率端面にするこ
とが難しいといった欠点があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、共振器内に、ハーフミラ−機能を有する半導体多層
膜と、全反射機能を有する半導体多層膜を有す単一縦モ
ード発振を行なう半導体レーザであって、前記２種の半
導体多層膜によって２つの異なった光路長の共振器が形
成されてなることを特徴とする半導体レーザ装置とその
製造方法を提供しようとするものである。

（実施例） 第１図は、本発明になる半導体レーザ２０の構造を示す
一部概略断面図である。

同図において、２１は表上部に４５°の傾斜面２１ａを
有する基板であり、Ｇ　ａ　Ａ　ｓなどからできている
。また、２２は全反射機能を有する多層膜であり、前記
基板２１上に形成されている。

また、２３はクラッド層であり、多層ｇ−２２上に形成
されている。２４はこのクラッド層２３上に形成された
活性層で、この上にはクラッド層２５が前記同様に形成
されている。このクラッドｊｉｉ２５の上には、さらに
、ハーフミラ−機能を有する多層膜２６が形成されてい
る。

この、全反射機能を有する多層！Ｉ２２及びハーフミラ
−機能を有する多層膜２６は、共に２種類の屈折率の異
なる半導体を多層に積層して形成されている。

例えば、半導体ａの屈折率をｎｌ、半導体すの屈折率を
ｎ２とし、半導体レーザの発振波長をλとすると、膜厚
ｄ、、ｄ２が、 ｄｊ＝λ／４　・ｒｚ　＝１４） ｄ２＝λ／４・ｎ２・・・（５） である半、導体ａ、ｂを２に層重ね合わせると、反射率
Ｒｋ’は、 ・・・（６） となる、ここで、ｎ５．ｎｃは基板及びクラッド層の屈
折率である。

また、ハーフミラ−機能を有する多層膜２６は、入射角
が４５°になることを考慮して、ｄ　＋＝　２ｈ−λ／
４　・ｎ＋　−（６）ｄ２　＝＝　２　ｈ　・λ／４・
ｎ２・・・（７）とし、希望の反射率になる様に積層数
を決定する。

さらに、上記多層膜２６の上には光を吸収しないウィン
ドウ層２７、及び、電極との導通を図るための、キャッ
プ層２８が形成されている。

この様にして積層して形成された本発明になる半導体し
・−ザ２０の端面２９及び３０は一方には高反射率膜、
他方には低反射率膜を形成しである。

上記の様な、本発明になる半導体レーザ２０を用いた場
合、まず活性層２４を直進した光は、ハーフミラ−機能
を有する多層膜２６の傾斜面２６ａにおいて一部は反射
し、下方へ向い、前記多層膜２２で全反射する。一方、
多層膜２６で反射されずに直進した光は、そのまま直進
し端面３０で反射して元に戻り、共振器長り、＋ｔ、ｏ
の共振器を形成する。また、活性層２４を直進する光に
対し、多層膜２６は傾斜面２６ａにおいて４５°の角度
を持っているので、全反射した光は、元に戻り、共振器
長Ｌ２＋Ｌ。

の共振器を形成する。

従来同様、共振器長差り、−Ｌ２を１０μｍ程度にする
のは容易であるので、共振モード間隔は通常のレーザ構
造の数十倍となり、単一モード発振を実現できる。

次に本発明になる半導体レーザ２０の製造方法の説明を
する。

ところで、一般に■−ｖ族半導体においては、基板の一
部分をフォトレジスト等でマスキングして異方性エツチ
ングを行なった場合、結晶面の中で（１１１）面のエツ
チングレートが他の面よりも、遅いため（１１１）面が
でてくることが知られている。。

この時″ζ底面となる（１００）と（１１１）面とは、
５４．７°の角度をなす。

第２図（ａ）〜（ｄ）は半導体レーザ２０の製造方法を
説明するための概略断面図である。

以下同図を用い番号順に説明する。

（１）先ず、前記結晶面（１００）面から、結晶軸、＜
ｉｉｏ＞方向に９．７°傾いた方向にスライスしたＧａ
Ａｓ基板２１を使用し、一部分をフォトレジスト等でマ
スキングし、例えば、硫酸系のエツチング液でエツチン
グすると、前記（１００）面に対して片方が４５゛、他
方が６３°の傾斜面２１ａを有する台形状の凸部が形成
される。　　（同図（ａ））（２）この基板２１上に、
例えば、有機金属気相成長法や、ＭＢＥ法等の基板形状
を維持しうる薄膜成長方法を用いて、全反射機能を有す
る多層Ｊｇｊ２２、クラッド層２３、活性層２４、クラ
ッド層２５、ハーフミラ−機能を有する多層膜２６、ウ
ィンドウ層２７、キャップ層２８を順次形成する。　　
（同図（ｂ））（３）次に、例えば、ドライエツチング
法等を用いて、前記台形状の凸部の上面に対して、垂直
に切断し、共振器を形成する。　　　　（同図（Ｃ））
（４）続いて、低反射率の反射膜２９と高反射率の反射
１１ｆ！３０を上記共振器の両端面に形成する。

（同図（ｄ）） この様に、本発明になる半導体レーザの製造方法によれ
ば、２つのレーザを光学的に結合する必要がなく、−度
の結晶成長法で、前述の共振器長Ｌｌ　と共振器長Ｌ２
を有する共振器を形成することが可能である。

［実施例１］ ＧａＡｓを活性層２４、Ｇａへ１＾Ｓをクラッド層２３
とし、全反射機能を有する多層膜２２として、厚さ７０
ｎ１のＡｌＡｓと、Ｇａへ１＾Ｓを交互に計４０層積層
して、反射率９０％のを作成しミハーフミラー機能を有
する多層膜２６として、９９ｎｌのＡｌＡｓと９１ｎｍ
のＧａＡｌ　＾Ｓを交互に計１２層積層して、反射率的
５０％の膜を作製した。

上記の様にして、作製した本発明になる半導体レーザは
発振波長的９００ｎｎで単一縦モード発振をした。

なお、本実施例においては、ハーフミラ−機能を有する
多層膜２６の反射率を約５０％としたが、必ずしもこの
値に限定する必要はないのはもちろんのことである。

（発明の効果） 上述の様に本発明においては、共振器内に、ハーフミラ
−機能を有する半導体多層膜と、全反射機能を有する半
導体多層膜を有す単一縦モード発振を行なう半導体レー
ザであって、前記２種の半導体多層膜によって２つの異
なった光路長の共振器が形成されてなることを特徴とし
たので、低戻り光ノイズ高出力の半導体レーザの提供を
可能とする、しかも、１回の成長方法で製造できるので
、信顆性の高い製造方法を提供することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる半導体レーザの概略断面図、第２
図（ａ）〜（ｄ）は半導体レーザの製造方法を説明する
ための概略断面図、第３図は従来のＣ３レーザの構造を
示す概略斜視図、第４図（Ａ）〜（Ｆ）は、単一縦モー
ド発振を説明するためのスペクトル図である。 ２０・・・半導体レーザ、２１・・・基板、２１ａ、２
６ａ・・・傾斜面、２２・・・全反射機能を有する多層
膜、２３．２５・・・クラッド層、２４・・・活性層、
２６・・・ハーフミラ−機能を有する多層膜、２７・・
・ウィンドウ層、２８・・・キャップ層、２９・・・低
反射率膜、３０・・・高反射率膜。 特　許　出願人　日本ビクター株式会社代表者　埋木　
邦夫 ｇｚ図 ０ ＹＬ図 手続補正書 （方式） １、事件の表示 平成１年特許願第３３５７２５号 ２、発明の名称 半導体レーザ装置とその製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神奈川県横浜市神奈用区守屋町３丁目１２番地５
゜ ６゜ 平成２年３月２７日（発送臼） 補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 補正の内容

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）共振器内に、ハーフミラー機能を有する半導体多
   層膜と、全反射機能を有する半導体多層膜を有す単一縦
   モード発振を行なう半導体レーザであって、前記２種の
   半導体多層膜によつて２つの異なつた光路長の共振器が
   形成されてなることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. （２）高反射率端面と低反射率端面を、全反射機能を有
   する半導体多層膜に垂直に形成してなることを特徴とす
   る請求項第１項記載の半導体レーザ装置。
3. （３）III−Ｖ族半導体結晶の（１００）面よりも＜１
   １０＞軸方向に所定の角度傾けてウェットエッチングを
   行ない、一部に底面と４５゜の角度をなす傾斜面を有す
   る基板を形成する工程と、上記基板上に、順次全反射機
   能を有する半導体多層膜、クラッド層、活性層、クラッ
   ド層、及びハーフミラー機能を有する半導体多層膜、ウ
   ィンドウ層及び、キャップ層を一回の結晶成長法により
   形成する工程と、ドライエッチングにより共振器端面を
   形成する工程と、共振器端面に反射膜を形成する工程と
   からなることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法
   。