JPH04290280A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04290280A JPH04290280A JP5431891A JP5431891A JPH04290280A JP H04290280 A JPH04290280 A JP H04290280A JP 5431891 A JP5431891 A JP 5431891A JP 5431891 A JP5431891 A JP 5431891A JP H04290280 A JPH04290280 A JP H04290280A
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- Japan
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- light
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高出力半導体レーザに関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術は、第１２回アイ．イ−．イ
−．イ− レーザコンファレンスダイジェスト（１９９
０年９月）２７８ペ−ジ（ＩＥＥＥ，Ｌａｓｅｒ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｓｅ Ｄｉｇｅｓｔ，１９９０ ｐｐ２７
８）等に記載された高出力半導体レーザの様に、光ガイ
ド層を設けることによりレーザ端面での垂直方向への光
スポットサイズを拡大し、活性層における光閉じ込め率
を小さくすることによってレーザ端面光破壊出力限界を
向上させていた。図６にその断面図を示す。
−．イ− レーザコンファレンスダイジェスト（１９９
０年９月）２７８ペ−ジ（ＩＥＥＥ，Ｌａｓｅｒ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｓｅ Ｄｉｇｅｓｔ，１９９０ ｐｐ２７
８）等に記載された高出力半導体レーザの様に、光ガイ
ド層を設けることによりレーザ端面での垂直方向への光
スポットサイズを拡大し、活性層における光閉じ込め率
を小さくすることによってレーザ端面光破壊出力限界を
向上させていた。図６にその断面図を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術の
光ガイド層による方法にも限度がある。光ガイド層幅を
広くしすぎると、しきい電流値が増大する。その結果、
高出力化に限界があった。本発明の目的は、垂直方向へ
の光スポットサイズを拡大してもしきい電流値が増大せ
ず高出力が得えられる半導体レーザを提供することにあ
る。
光ガイド層による方法にも限度がある。光ガイド層幅を
広くしすぎると、しきい電流値が増大する。その結果、
高出力化に限界があった。本発明の目的は、垂直方向へ
の光スポットサイズを拡大してもしきい電流値が増大せ
ず高出力が得えられる半導体レーザを提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、クラッド層
内部に屈折率がクラッド層より大きく活性層より小さい
光拡大層を設けることにより達成できる。光拡大層と活
性層との対向面間の距離および光拡大層の厚さを、活性
層から光を光拡大層中に引っ張ることができる値にする
必要がある。ダブルヘテロ構造半導体の場合、少なくと
も一方のクラッド層内部に設ければ良い。
内部に屈折率がクラッド層より大きく活性層より小さい
光拡大層を設けることにより達成できる。光拡大層と活
性層との対向面間の距離および光拡大層の厚さを、活性
層から光を光拡大層中に引っ張ることができる値にする
必要がある。ダブルヘテロ構造半導体の場合、少なくと
も一方のクラッド層内部に設ければ良い。
【０００５】
【作用】本発明の作用を図２（ａ）および図２（ｂ）に
より説明する。図２（ａ）は従来のレーザの垂直光強度
分布図であり、図２（ｂ）は本発明のレーザの垂直光強
度分布図である。活性層の厚さは同じにしてある。光拡
大層を設けることにより、垂直光強度分布が図２（ａ）
の状態から図２（ｂ）に示すように広がる。光拡大層の
活性層からの距離の最大値は光を活性層から引っ張り垂
直光強度分布を拡げることができる限界値であり、最小
値は光拡大層内でのキャリアの再結合の発生（活性領域
化）と活性層からの光の引張りの度合によって決まる。 また、光拡大層の厚さの最大値は垂直方向への横モ−ド
が基本モ−ドでなくなる限界値であり、最小値は活性層
からの光の引張りの効果がなくなる限界値である。
より説明する。図２（ａ）は従来のレーザの垂直光強度
分布図であり、図２（ｂ）は本発明のレーザの垂直光強
度分布図である。活性層の厚さは同じにしてある。光拡
大層を設けることにより、垂直光強度分布が図２（ａ）
の状態から図２（ｂ）に示すように広がる。光拡大層の
活性層からの距離の最大値は光を活性層から引っ張り垂
直光強度分布を拡げることができる限界値であり、最小
値は光拡大層内でのキャリアの再結合の発生（活性領域
化）と活性層からの光の引張りの度合によって決まる。 また、光拡大層の厚さの最大値は垂直方向への横モ−ド
が基本モ−ドでなくなる限界値であり、最小値は活性層
からの光の引張りの効果がなくなる限界値である。
【０００６】
【実施例】実施例１
本発明の実施例１のｎ型のクラッド層中に光拡大層を備
えた半導体レーザを図１により説明する。
えた半導体レーザを図１により説明する。
【０００７】ｎ型ＧａＡｓ基板上１に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．４μｍ厚）３、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）３、
アンド−プ量子井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎ
ｍ厚×３層、バリア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガ
イド層ｘ＝０．３，５ｎｍ×２層）５、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．６μｍ厚）６、ｐ−Ｇ
ａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結晶成長した。その
後、ホトリソグラフィとＣＶＤよって幅６のストライプ
状の上ＳｉＯ２誘電体膜を形成し、ｐクラッド層を残り
０．２５μｍ厚までエッチングを行いリッジを形成する
。次に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−ＧａＡｓブロ
ック層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目の結晶成長
でｐ−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を成長した。 そして、結晶表面にはＣｒ−Ａｕ電極１０を、裏面には
ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕ電極１１を蒸着し、へき開、
スクライブを行い、幅４００μｍ共振器長３００μｍの
レーザチップを作製した。本実施例のレーザでは、発振
波長７８０ｎｍにおいて，しきい値電流５５ｍＡ、レー
ザ端面光破壊出力２５０ｍＷが得られた。
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．４μｍ厚）３、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）３、
アンド−プ量子井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎ
ｍ厚×３層、バリア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガ
イド層ｘ＝０．３，５ｎｍ×２層）５、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．６μｍ厚）６、ｐ−Ｇ
ａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結晶成長した。その
後、ホトリソグラフィとＣＶＤよって幅６のストライプ
状の上ＳｉＯ２誘電体膜を形成し、ｐクラッド層を残り
０．２５μｍ厚までエッチングを行いリッジを形成する
。次に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−ＧａＡｓブロ
ック層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目の結晶成長
でｐ−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を成長した。 そして、結晶表面にはＣｒ−Ａｕ電極１０を、裏面には
ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕ電極１１を蒸着し、へき開、
スクライブを行い、幅４００μｍ共振器長３００μｍの
レーザチップを作製した。本実施例のレーザでは、発振
波長７８０ｎｍにおいて，しきい値電流５５ｍＡ、レー
ザ端面光破壊出力２５０ｍＷが得られた。
【０００８】実施例２
本発明の実施例２のｐ型のクラッド層中に光拡大層を備
えた半導体レーザを図３により説明する。
えた半導体レーザを図３により説明する。
【０００９】ｎ型ＧａＡｓ基板上１に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．８μｍ厚）３、アンド−プ量子
井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎｍ厚×３層、バ
リア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガイド層ｘ＝０．
３，５ｎｍ厚×２層）５、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ光
拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．２μｍ厚）６、ｐ−
ＧａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結晶成長した。そ
の後、ホトリソグラフィとＣＶＤよって幅６のストライ
プ状の上ＳｉＯ２誘電体膜を形成し、ｐクラッド層を残
り０．２５までエッチングを行いリッジを形成する。次
に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−ＧａＡｓブロック
層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目の結晶成長でｐ
−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を成長した。そし
て、実施例１と同様のプロセスにより幅４００μｍ共振
器長３００μｍのレーザチップを作製した。本実施例の
レーザでは、発振波長７８０ｎｍにおいて，しきい値電
流５２ｍＡ、レーザ端面光破壊出力２７０ｍＷが得られ
た。
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．８μｍ厚）３、アンド−プ量子
井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎｍ厚×３層、バ
リア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガイド層ｘ＝０．
３，５ｎｍ厚×２層）５、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ光
拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．２μｍ厚）６、ｐ−
ＧａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結晶成長した。そ
の後、ホトリソグラフィとＣＶＤよって幅６のストライ
プ状の上ＳｉＯ２誘電体膜を形成し、ｐクラッド層を残
り０．２５までエッチングを行いリッジを形成する。次
に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−ＧａＡｓブロック
層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目の結晶成長でｐ
−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を成長した。そし
て、実施例１と同様のプロセスにより幅４００μｍ共振
器長３００μｍのレーザチップを作製した。本実施例の
レーザでは、発振波長７８０ｎｍにおいて，しきい値電
流５２ｍＡ、レーザ端面光破壊出力２７０ｍＷが得られ
た。
【００１０】実施例３
本発明の実施例３のｐ型およびｎ型のクラッド層中に光
拡大層を備えた半導体レーザを図４により説明する。
拡大層を備えた半導体レーザを図４により説明する。
【００１１】ｎ型ＧａＡｓ基板上１に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．４μｍ厚）３、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）３、
アンド−プ量子井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎ
ｍ厚×３層、バリア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガ
イド層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層）５、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）６、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４
、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．２μ
ｍ厚）６、ｐ−ＧａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結
晶成長した。次に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−Ｇ
ａＡｓブロック層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目
の結晶成長でｐ−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を
成長した。そして、実施例１および実施例２と同様のプ
ロセスにより幅４００μｍ共振器長３００μｍのレーザ
チップを作製した。本実施例のレーザでは、発振波長７
８０ｎｍにおいて，しきい値電流５７ｍＡ、レーザ端面
光破壊出力２９０ｍＷが得られた。
ッファ層（０．５μｍ厚）２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層（ｘ＝０．５，１．４μｍ厚）３、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）３、
アンド−プ量子井戸活性層（ウェル層ｘ＝０．１，８ｎ
ｍ厚×３層、バリア層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層、ガ
イド層ｘ＝０．３，５ｎｍ厚×２層）５、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層（ｘ＝０．５，０．３μｍ厚）６、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ光拡大層（ｘ＝０．３，０．１μｍ厚）４
、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（ｘ＝０．５，１．２μ
ｍ厚）６、ｐ−ＧａＡｓ層（０．２μｍ厚）７を順次結
晶成長した。次に、２回目の結晶成長で選択的にｎ−Ｇ
ａＡｓブロック層（１．３μｍ厚）８を成長し、３回目
の結晶成長でｐ−ＧａＡｓ埋込層（１．０μｍ厚）９を
成長した。そして、実施例１および実施例２と同様のプ
ロセスにより幅４００μｍ共振器長３００μｍのレーザ
チップを作製した。本実施例のレーザでは、発振波長７
８０ｎｍにおいて，しきい値電流５７ｍＡ、レーザ端面
光破壊出力２９０ｍＷが得られた。
【００１２】以上の様な実施例１、２、３の場合の量子
井戸活性層構造における単位ウェル層の膜厚と活性層へ
の光閉込め率との関係の計算結果を図５に示す。光閉込
め率は、実施例１、２、３の場合それぞれ１．２９、１
．２９、１．３３ｃｍ￣１であり、従来の２．１５ｃｍ
￣１に比べ小さくなっている。光拡大層の存在により、
図５に示す通り活性層への光閉込め率を従来の約半分に
することができる。従って、図６の様な光拡大層を設け
ていない従来の半導体レーザでは、発振波長７８０ｎｍ
において，しきい値電流５２ｍＡ、レーザ端面光破壊出
力１７０ｍＷであったのに対し、本発明の実施例によれ
ばレーザ端面光破壊出力２５０〜２９０ｍＷと、レーザ
端面の光破壊出力が約１．５〜１．７倍も向上した。
井戸活性層構造における単位ウェル層の膜厚と活性層へ
の光閉込め率との関係の計算結果を図５に示す。光閉込
め率は、実施例１、２、３の場合それぞれ１．２９、１
．２９、１．３３ｃｍ￣１であり、従来の２．１５ｃｍ
￣１に比べ小さくなっている。光拡大層の存在により、
図５に示す通り活性層への光閉込め率を従来の約半分に
することができる。従って、図６の様な光拡大層を設け
ていない従来の半導体レーザでは、発振波長７８０ｎｍ
において，しきい値電流５２ｍＡ、レーザ端面光破壊出
力１７０ｍＷであったのに対し、本発明の実施例によれ
ばレーザ端面光破壊出力２５０〜２９０ｍＷと、レーザ
端面の光破壊出力が約１．５〜１．７倍も向上した。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ端面光破壊出力
限界を向上出来、その結果高出力の半導体レーザが実現
できる。
限界を向上出来、その結果高出力の半導体レーザが実現
できる。
【図１】本発明の実施例１の高出力半導体レーザの構造
断面図である。
断面図である。
【図２】従来および本発明の半導体レーザ端面の垂直光
強度分布図である。
強度分布図である。
【図３】本発明の実施例２の高出力半導体レーザの構造
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の実施例３の高出力半導体レーザの構造
断面図である。
断面図である。
【図５】量子井戸活性層構造における単位ウェル層の膜
厚と活性層への光閉じ込め率との関係の計算結果を示す
図である。
厚と活性層への光閉じ込め率との関係の計算結果を示す
図である。
【図６】従来の高出力半導体レーザの構造断面図である
。
。
１．．．ｎ型ＧａＡｓ基板、２．．．ｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層、３．．．ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、４．．
．ＡｌＧａＡｓ光拡大層、５．．．アンド−プ量子井戸
活性層、６．．．ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、７．．
．ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８．．．ｎ−ＧａＡｓブロ
ック層、９．．．ｐ−ＧａＡｓ埋込層、１０．．．Ｃｒ
−Ａｕ電極、１１．．．ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕ電極
。
ファ層、３．．．ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、４．．
．ＡｌＧａＡｓ光拡大層、５．．．アンド−プ量子井戸
活性層、６．．．ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、７．．
．ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８．．．ｎ−ＧａＡｓブロ
ック層、９．．．ｐ−ＧａＡｓ埋込層、１０．．．Ｃｒ
−Ａｕ電極、１１．．．ＡｕＧｅＮｉ−Ｃｒ−Ａｕ電極
。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上にダブルヘテロ構造体を有す
る半導体レーザにおいて、少なくとも一方のクラッド層
内部に屈折率がクラッド層より大きく活性層より小さい
光拡大層が設けられ、かつ上記光拡大層と上記活性層と
の対向面間の距離および光拡大層の厚さは上記活性層か
ら光を上記光拡大層中に引っ張ることができる値である
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】上記光拡大層と活性層との対向面間の距離
は０．３μｍ以上であり、上記光拡大層の厚さは０．２
μｍ以下である請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】半導体基板上にダブルヘテロ構造体を有す
る半導体レーザにおいて、少なくとも一方のクラッド層
内部に屈折率がクラッド層より大きく活性層より小さい
光拡大層が設けられ、かつ上記活性層の光閉込め率は２
．１５ｃｍ￣１より小さいことを特徴とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5431891A JPH04290280A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5431891A JPH04290280A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290280A true JPH04290280A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=12967238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5431891A Pending JPH04290280A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04290280A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6879613B2 (en) | 2001-07-05 | 2005-04-12 | Sony Corporation | Laser diode, optical pickup device, optical disk apparatus, and optical communications equipment |
| JP2007243072A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体光増幅器複合半導体レーザー装置 |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5431891A patent/JPH04290280A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6879613B2 (en) | 2001-07-05 | 2005-04-12 | Sony Corporation | Laser diode, optical pickup device, optical disk apparatus, and optical communications equipment |
| US7580435B2 (en) | 2001-07-05 | 2009-08-25 | Sony Corporation | Laser diode, optical pickup device, optical disk apparatus, and optical communications equipment |
| US8660159B2 (en) | 2001-07-05 | 2014-02-25 | Sony Corporation | Laser diode, optical pickup device, optical disk apparatus, and optical communications equipment |
| JP2007243072A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体光増幅器複合半導体レーザー装置 |
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