JPH05110192A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH05110192A JPH05110192A JP27061091A JP27061091A JPH05110192A JP H05110192 A JPH05110192 A JP H05110192A JP 27061091 A JP27061091 A JP 27061091A JP 27061091 A JP27061091 A JP 27061091A JP H05110192 A JPH05110192 A JP H05110192A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極から注入された電流が、活性層に到達す
るまでに広がってしまうのを可及的に抑制しながら、光
が閉じ込められている領域に集中的に流れるようにした
半導体レーザ素子を提供することにある。 【構成】 第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラ
ッド層５とを備えると共に、第１クラッド層３又は第２
クラッド層５に、ストライプ状に形成された凸部１２を
活性層４の存在側とは反対側に向けて凸となるように設
け、凸部１２の活性層４の存在側とは反対側箇所に活性
層４よりもバンドギャップの小さい光吸収層７を設けた
半導体レーザ素子であって、凸部１２の先端に隣接し
て、第１クラッド層３又は第２クラッド層５と光吸収層
７との界面に発生するエネルギースパイクを分散させる
ための、ストライプ状に形成された電流通過層６を設け
てある。
るまでに広がってしまうのを可及的に抑制しながら、光
が閉じ込められている領域に集中的に流れるようにした
半導体レーザ素子を提供することにある。 【構成】 第１クラッド層３と、活性層４と、第２クラ
ッド層５とを備えると共に、第１クラッド層３又は第２
クラッド層５に、ストライプ状に形成された凸部１２を
活性層４の存在側とは反対側に向けて凸となるように設
け、凸部１２の活性層４の存在側とは反対側箇所に活性
層４よりもバンドギャップの小さい光吸収層７を設けた
半導体レーザ素子であって、凸部１２の先端に隣接し
て、第１クラッド層３又は第２クラッド層５と光吸収層
７との界面に発生するエネルギースパイクを分散させる
ための、ストライプ状に形成された電流通過層６を設け
てある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１導電型の半導体基
板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２
導電型の第２クラッド層とを備えると共に、前記第１ク
ラッド層又は前記第２クラッド層における前記活性層の
存在側とは反対側の面に、ストライプ状に形成された凸
部を、前記活性層の存在側とは反対側に向けて凸となる
ように設け、前記凸部を設けた前記第１クラッド層又は
前記第２クラッド層の前記活性層の存在側とは反対側箇
所に前記活性層よりもバンドギャップの小さい光吸収層
を設けた半導体レーザ素子に関する。
板と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２
導電型の第２クラッド層とを備えると共に、前記第１ク
ラッド層又は前記第２クラッド層における前記活性層の
存在側とは反対側の面に、ストライプ状に形成された凸
部を、前記活性層の存在側とは反対側に向けて凸となる
ように設け、前記凸部を設けた前記第１クラッド層又は
前記第２クラッド層の前記活性層の存在側とは反対側箇
所に前記活性層よりもバンドギャップの小さい光吸収層
を設けた半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる半導体レーザ素子では、ストライ
プ状に形成された凸部及び光吸収層によって、ｐｎ接合
方向に平行で且つレーザ共振器方向に垂直な方向に実効
的な屈折率分布が生じるため、活性層内で発生したレー
ザ光はこの屈折率分布の影響を受けて特定の領域に閉じ
込められる。このとき、レーザ発振をより効果的に行わ
せるためには、レーザ光が閉じ込められている領域に集
中的に電流を流す必要がある。従来、電流を集中して流
すための構成として、前記凸部の位置に対応してストラ
イプ状に除いた酸化膜の上に電極を形成する、いわゆる
酸化膜ストライプ構造があった。この構成では、電流は
酸化膜をストライプ状に除いた部分に集中して流れるこ
とになり、レーザ発振を効果的に行わせることができ
る。
プ状に形成された凸部及び光吸収層によって、ｐｎ接合
方向に平行で且つレーザ共振器方向に垂直な方向に実効
的な屈折率分布が生じるため、活性層内で発生したレー
ザ光はこの屈折率分布の影響を受けて特定の領域に閉じ
込められる。このとき、レーザ発振をより効果的に行わ
せるためには、レーザ光が閉じ込められている領域に集
中的に電流を流す必要がある。従来、電流を集中して流
すための構成として、前記凸部の位置に対応してストラ
イプ状に除いた酸化膜の上に電極を形成する、いわゆる
酸化膜ストライプ構造があった。この構成では、電流は
酸化膜をストライプ状に除いた部分に集中して流れるこ
とになり、レーザ発振を効果的に行わせることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、電流を集中させる構成を活性層から長い距
離のある電極部分に設けているため、集中させた電流が
レーザ光が閉じ込められている領域に達するまでの間に
広がってしまうことになり、改善の余地があった。本発
明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目
的は、電流が、活性層に到達するまでに広がってしまう
のを可及的に抑制しながら、光が閉じ込められている領
域に集中的に流れるようにした半導体レーザ素子を提供
することにある。
来構成では、電流を集中させる構成を活性層から長い距
離のある電極部分に設けているため、集中させた電流が
レーザ光が閉じ込められている領域に達するまでの間に
広がってしまうことになり、改善の余地があった。本発
明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目
的は、電流が、活性層に到達するまでに広がってしまう
のを可及的に抑制しながら、光が閉じ込められている領
域に集中的に流れるようにした半導体レーザ素子を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、第１導電型の半導体基板と、第１導電型の第１ク
ラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と
を備えると共に、前記第１クラッド層又は前記第２クラ
ッド層における前記活性層の存在側とは反対側の面に、
ストライプ状に形成された凸部を、前記活性層の存在側
とは反対側に向けて凸となるように設け、前記凸部を設
けた前記第１クラッド層又は前記第２クラッド層の前記
活性層の存在側とは反対側箇所に前記活性層よりもバン
ドギャップの小さい光吸収層を設けたものであって、そ
の特徴構成は、前記凸部の先端に隣接して、前記第１ク
ラッド層又は前記第２クラッド層と前記光吸収層との界
面に発生するエネルギースパイクを分散させるための、
ストライプ状に形成された電流通過層を設けた点にあ
る。
子は、第１導電型の半導体基板と、第１導電型の第１ク
ラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と
を備えると共に、前記第１クラッド層又は前記第２クラ
ッド層における前記活性層の存在側とは反対側の面に、
ストライプ状に形成された凸部を、前記活性層の存在側
とは反対側に向けて凸となるように設け、前記凸部を設
けた前記第１クラッド層又は前記第２クラッド層の前記
活性層の存在側とは反対側箇所に前記活性層よりもバン
ドギャップの小さい光吸収層を設けたものであって、そ
の特徴構成は、前記凸部の先端に隣接して、前記第１ク
ラッド層又は前記第２クラッド層と前記光吸収層との界
面に発生するエネルギースパイクを分散させるための、
ストライプ状に形成された電流通過層を設けた点にあ
る。
【０００５】
【作用】第１クラッド層又は第２クラッド層と光吸収層
の界面には、両層のバンドギャップの差等によりエネル
ギースパイクと呼ばれる電位障壁が発生する。このエネ
ルギースパイクのために両層の界面は電流が流れにくく
なっている。これに対し、第１クラッド層又は第２クラ
ッド層の凸部の先端に隣接して電流通過層を設けている
箇所では、電流通過層が第１クラッド層又は第２クラッ
ド層と光吸収層の界面に発生するエネルギースパイクを
分散させるため、つまり第１クラッド層又は第２クラッ
ド層と電流通過層の界面及び電流通過層と光吸収層の界
面の２箇所の界面に分散させることになるため、一つの
エネルギースパイクの電位障壁の高さが低くなり、電流
通過層のない部分に比べて電流が流れ易くなっている。
従って、電極から注入された電流は、電流通過層が設け
られている部分に電流が集中して流れ、さらには、光が
閉じ込められている領域に集中的に電流を流すことがで
きる。又、この電流通過層は第１クラッド層又は第２ク
ラッド層の凸部の先端に隣接しているため、活性層との
距離が短く活性層に達するまでに電流が広がるのを抑制
できる。
の界面には、両層のバンドギャップの差等によりエネル
ギースパイクと呼ばれる電位障壁が発生する。このエネ
ルギースパイクのために両層の界面は電流が流れにくく
なっている。これに対し、第１クラッド層又は第２クラ
ッド層の凸部の先端に隣接して電流通過層を設けている
箇所では、電流通過層が第１クラッド層又は第２クラッ
ド層と光吸収層の界面に発生するエネルギースパイクを
分散させるため、つまり第１クラッド層又は第２クラッ
ド層と電流通過層の界面及び電流通過層と光吸収層の界
面の２箇所の界面に分散させることになるため、一つの
エネルギースパイクの電位障壁の高さが低くなり、電流
通過層のない部分に比べて電流が流れ易くなっている。
従って、電極から注入された電流は、電流通過層が設け
られている部分に電流が集中して流れ、さらには、光が
閉じ込められている領域に集中的に電流を流すことがで
きる。又、この電流通過層は第１クラッド層又は第２ク
ラッド層の凸部の先端に隣接しているため、活性層との
距離が短く活性層に達するまでに電流が広がるのを抑制
できる。
【０００６】
【発明の効果】本発明は、上記の如く、電流が、活性層
に到達するまでに広がってしまうのを可及的に抑制しな
がら、光が閉じ込められている領域に集中的に電流れる
ようにでき、従って、レーザ発振をより効果的に行わせ
ることができる。
に到達するまでに広がってしまうのを可及的に抑制しな
がら、光が閉じ込められている領域に集中的に電流れる
ようにでき、従って、レーザ発振をより効果的に行わせ
ることができる。
【０００７】
【実施例】本発明を適用した半導体レーザ素子の実施例
を図面に基づいて説明する。図１に、半導体レーザ素子
の共振器方向に垂直な断面を示す。図１において、第１
導電型の半導体基板としてのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、第１導電型の第１クラッド
層としてのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層３、アンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４、
第２導電型の第２クラッド層としてのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0. 5 Ｐクラッド層５、電流通過層とし
てのｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層６、光吸収層としてのｐ
型ＧａＡｓ層７、高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓキャップ
層８の各層がＭＢＥ法あるいは液相エピタキシャル法に
て積層してあり、さらにＳｉ０2 膜９を成膜して、ｎ型
ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１０、Ｓｉ０2 膜９側にｐ
側電極１１を形成してある。
を図面に基づいて説明する。図１に、半導体レーザ素子
の共振器方向に垂直な断面を示す。図１において、第１
導電型の半導体基板としてのｎ型ＧａＡｓ基板１上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、第１導電型の第１クラッド
層としてのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層３、アンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層４、
第２導電型の第２クラッド層としてのｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0. 5 Ｐクラッド層５、電流通過層とし
てのｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層６、光吸収層としてのｐ
型ＧａＡｓ層７、高キャリア濃度ｐ型ＧａＡｓキャップ
層８の各層がＭＢＥ法あるいは液相エピタキシャル法に
て積層してあり、さらにＳｉ０2 膜９を成膜して、ｎ型
ＧａＡｓ基板１側にｎ側電極１０、Ｓｉ０2 膜９側にｐ
側電極１１を形成してある。
【０００８】この中で、第２クラッド層５には、電流通
過層６まで積層した後フォトリソグラフィ、及び、化学
エッチングあるいはＲＩＥ等のエッチング技術にて形成
した凸部１２が、活性層４の存在側とは反対側に向けて
凸となるようにストライプ状に形成されており、このス
トライプ状部分の長手方向とレーザの共振器方向を一致
させてある。又、ＳｉＯ2 膜９は第２クラッド層５と同
様、フォトリソグラフィ、及び、化学エッチングあるい
はＲＩＥ等のエッチング技術にて、ストライプ状に除い
て形成されており、このストライプ状部分の位置は、前
記凸部１２の位置に対応している。ｐ側電極１１から注
入された電流は、ＳｉＯ2 膜９のストライプ状に除かれ
た部分を通過して、半導体レーザ素子内部に供給され
る。尚、後述するように電流通過層６の効果により、光
が閉じ込められる領域に集中的に電流が流れるが、Ｓｉ
Ｏ2 膜９は電流の集中をさらに効果的に行わせるのに寄
与する。そして又、図示しないが、レーザ共振器の端面
は、劈開により鏡面としてある。
過層６まで積層した後フォトリソグラフィ、及び、化学
エッチングあるいはＲＩＥ等のエッチング技術にて形成
した凸部１２が、活性層４の存在側とは反対側に向けて
凸となるようにストライプ状に形成されており、このス
トライプ状部分の長手方向とレーザの共振器方向を一致
させてある。又、ＳｉＯ2 膜９は第２クラッド層５と同
様、フォトリソグラフィ、及び、化学エッチングあるい
はＲＩＥ等のエッチング技術にて、ストライプ状に除い
て形成されており、このストライプ状部分の位置は、前
記凸部１２の位置に対応している。ｐ側電極１１から注
入された電流は、ＳｉＯ2 膜９のストライプ状に除かれ
た部分を通過して、半導体レーザ素子内部に供給され
る。尚、後述するように電流通過層６の効果により、光
が閉じ込められる領域に集中的に電流が流れるが、Ｓｉ
Ｏ2 膜９は電流の集中をさらに効果的に行わせるのに寄
与する。そして又、図示しないが、レーザ共振器の端面
は、劈開により鏡面としてある。
【０００９】次に、電流通過層６が存在する部分に電流
が集中して流れる理由を図２乃至図３に基づいて説明す
る。図２に、第２クラッド層５と光吸収層７とが接して
いる部分のエネルギーバンド図を概略的に示す。又、図
３に、電流通過層６が存在する部分のエネルギーバンド
図を第２クラッド層５と光吸収層７と共に概略的に示
す。図３中の電流通過層６の両側の界面で発生している
エネルギースパイク３１，３２の高さは、電流通過層と
してｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層６を用いることで、図２
における第２クラッド層５と光吸収層７の界面に発生す
るエネルギースパイク２１の高さを分散した高さになっ
ている。つまり、電流通過層６が存在する部分のほう
が、エネルギースパイクの高さが低く、このエネルギー
スパイクの高さの差によって、電極から注入された電流
は集中的に電流通過層６が存在する部分に流れる。
が集中して流れる理由を図２乃至図３に基づいて説明す
る。図２に、第２クラッド層５と光吸収層７とが接して
いる部分のエネルギーバンド図を概略的に示す。又、図
３に、電流通過層６が存在する部分のエネルギーバンド
図を第２クラッド層５と光吸収層７と共に概略的に示
す。図３中の電流通過層６の両側の界面で発生している
エネルギースパイク３１，３２の高さは、電流通過層と
してｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層６を用いることで、図２
における第２クラッド層５と光吸収層７の界面に発生す
るエネルギースパイク２１の高さを分散した高さになっ
ている。つまり、電流通過層６が存在する部分のほう
が、エネルギースパイクの高さが低く、このエネルギー
スパイクの高さの差によって、電極から注入された電流
は集中的に電流通過層６が存在する部分に流れる。
【００１０】〔別実施例〕上記実施例では、電流通過層
６としてｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層を積層したが、この
組成材料以外にも第２クラッド層５と光吸収層７の界面
に発生するエネルギースパイクを分散させるものであれ
ば良い。又、活性層４と第２クラッド層５との間に、Ａ
ｌ混晶比が第２クラッド層５の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりも小さいＡｌＧａＩｎＰからなるエ
ッチングストップ層を設けて、第２クラッド層５に凸部
１２を形成する際、エッチング過多により活性層４まで
エッチングしてしまうのを防ぐようにしても良い。そし
て又、第２クラッド層５の凸部の位置に対応して、第１
クラッド層３にも活性層４の存在側とは反対側に向けて
凸となるように凸部を設けても良い。さらに、凸部１２
を第２クラッド層５ではなく、第１クラッド層３に活性
層の存在側とは反対側に向けて凸となるように設けて、
凸部１２の先端部に隣接して電流通過層６を設けても良
い。
６としてｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層を積層したが、この
組成材料以外にも第２クラッド層５と光吸収層７の界面
に発生するエネルギースパイクを分散させるものであれ
ば良い。又、活性層４と第２クラッド層５との間に、Ａ
ｌ混晶比が第２クラッド層５の（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりも小さいＡｌＧａＩｎＰからなるエ
ッチングストップ層を設けて、第２クラッド層５に凸部
１２を形成する際、エッチング過多により活性層４まで
エッチングしてしまうのを防ぐようにしても良い。そし
て又、第２クラッド層５の凸部の位置に対応して、第１
クラッド層３にも活性層４の存在側とは反対側に向けて
凸となるように凸部を設けても良い。さらに、凸部１２
を第２クラッド層５ではなく、第１クラッド層３に活性
層の存在側とは反対側に向けて凸となるように設けて、
凸部１２の先端部に隣接して電流通過層６を設けても良
い。
【００１１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】本発明の実施例にかかる半導体レーザ素子の断
面図
面図
【図２】本発明の実施例にかかる半導体レーザ素子のエ
ネルギーバンド図
ネルギーバンド図
【図３】同エネルギーバンド図
１ 第１導電型の半導体基板 ３ 第１導電型の第１クラッド層 ４ 活性層 ５ 第２導電型の第２クラッド層 ６ 電流通過層 ７ 光吸収層 １２ 凸部
Claims (1)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板（１）と、第１
導電型の第１クラッド層（３）と、活性層（４）と、第
２導電型の第２クラッド層（５）とを備えると共に、 前記第１クラッド層（３）又は前記第２クラッド層
（５）における前記活性層（４）の存在側とは反対側の
面に、ストライプ状に形成された凸部（１２）を、前記
活性層（４）の存在側とは反対側に向けて凸となるよう
に設け、 前記凸部（１２）を設けた前記第１クラッド層（３）又
は前記第２クラッド層（５）の前記活性層（４）の存在
側とは反対側箇所に前記活性層（４）よりもバンドギャ
ップの小さい光吸収層（７）を設けた半導体レーザ素子
であって、 前記凸部（１２）の先端に隣接して、前記第１クラッド
層（３）又は前記第２クラッド層（５）と前記光吸収層
（７）との界面に発生するエネルギースパイクを分散さ
せるための、ストライプ状に形成された電流通過層
（６）を設けた半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27061091A JPH05110192A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27061091A JPH05110192A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05110192A true JPH05110192A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17488489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27061091A Pending JPH05110192A (ja) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05110192A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213183A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH03161988A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP27061091A patent/JPH05110192A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213183A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH03161988A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
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