JPH05875B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH05875B2 JPH05875B2 JP57197935A JP19793582A JPH05875B2 JP H05875 B2 JPH05875 B2 JP H05875B2 JP 57197935 A JP57197935 A JP 57197935A JP 19793582 A JP19793582 A JP 19793582A JP H05875 B2 JPH05875 B2 JP H05875B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- light
- stripe
- cavity
- face
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、戻り光による干渉雑音を低減した半
導体レーザ素子に関するものである。
導体レーザ素子に関するものである。
＜従来技術＞
従来、半導体レーザ装置をデイスク情報処理装
置の光源として使用した場合、ビデオデイスク、
オーデイオデイスク等の光学系との結合に於いて
デイスク面からの反射による出力レーザ光の戻り
光が半導体レーザ素子へ再入射されることがあり
出力光に対する再入射光の干渉により第１図に実
線で示す如く注入電流と光出力の間の直線性が低
下し、また第２図に実線1で示す如く出力光の
雑音が増加するため、実用に供することができな
くなることがある。この問題を解決する手段とし
て、電流注入幅即ちストライプ幅を通常の10〜
15μmに比べて活性層中のキヤリア拡散長程度即
ち２〜4μm程度に狭くし、歪の発生あるいは戻り
光雑音の増加を回避することが試行されている。
このような半導体レーザでは、利得分布によりレ
ーザの光分布が決定されるが、共振器体積の小さ
いことから自然放出光のレーザモードの関与が大
きくなると共に注入電流密度が大きいため利得の
スペクトル幅が拡大され、多軸モードにより発振
してこの多軸モード発振により再入射光の影響が
低減される。
置の光源として使用した場合、ビデオデイスク、
オーデイオデイスク等の光学系との結合に於いて
デイスク面からの反射による出力レーザ光の戻り
光が半導体レーザ素子へ再入射されることがあり
出力光に対する再入射光の干渉により第１図に実
線で示す如く注入電流と光出力の間の直線性が低
下し、また第２図に実線1で示す如く出力光の
雑音が増加するため、実用に供することができな
くなることがある。この問題を解決する手段とし
て、電流注入幅即ちストライプ幅を通常の10〜
15μmに比べて活性層中のキヤリア拡散長程度即
ち２〜4μm程度に狭くし、歪の発生あるいは戻り
光雑音の増加を回避することが試行されている。
このような半導体レーザでは、利得分布によりレ
ーザの光分布が決定されるが、共振器体積の小さ
いことから自然放出光のレーザモードの関与が大
きくなると共に注入電流密度が大きいため利得の
スペクトル幅が拡大され、多軸モードにより発振
してこの多軸モード発振により再入射光の影響が
低減される。
しかしながら、利得導波機構の半導体レーザ素
子は、注入電流あるいは経時変化等によつて近視
野像が変化するため、光学系との結合が不安定に
なりかつ非点収差が大きいため、レンズ等の光学
系との結合効率が低下するといつた欠点を生じ
る。
子は、注入電流あるいは経時変化等によつて近視
野像が変化するため、光学系との結合が不安定に
なりかつ非点収差が大きいため、レンズ等の光学
系との結合効率が低下するといつた欠点を生じ
る。
＜発明の目的＞
本発明は、従来の半導体レーザ素子に於ける上
述の欠点を根本的に解決するものであり、屈折率
導波機構を有しかつ縦マルチモード発振すること
によつて雑音の増加を防止するとともに、利得導
波機構の半導体レーザ素子と光学系との結合状態
を良好にすることができる新規有用な半導体レー
ザ素子を提供することを目的とするものである。
述の欠点を根本的に解決するものであり、屈折率
導波機構を有しかつ縦マルチモード発振すること
によつて雑音の増加を防止するとともに、利得導
波機構の半導体レーザ素子と光学系との結合状態
を良好にすることができる新規有用な半導体レー
ザ素子を提供することを目的とするものである。
＜実施例＞
第３図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ
素子の共振器長方向の断面構成図である。
素子の共振器長方向の断面構成図である。
ｐ−GaAs基板１上に電流通路を制御するため
のｎ−GaAsから成る電流閉じ込め層２、ｐ−
GaAlAsから成るｐ型クラツド層３、ｐ又はｎ−
GaAlAs（又はGaAs）からなる活性層４、ｎ−
GaAlAsから成るｎ型クラツド層５、ｎ−GaAs
から成るキヤツプ層６が順次液相エピタキシヤル
成長法により積層されている。尚、図中７，８は
共振器の各々の端面である。電流閉じ込め層２の
層厚は0.8μm程度とし、GaAs基板１に堆積され
た後、後述する如くストライプ状の溝を表面より
GaAs基板１に達する迄深さ約1μm程度エツチン
グ加工して電流通路を形成している。GaAs基板
１にはAu−Znから成るＰ側電極、キヤツプ層６
にはAu−Ge−Ni−Auから成るｎ側電極を蒸着
形成する。電流閉じ込め層２が介在している領域
は逆極性に接合されるため電流が流れず、電流閉
じ込め層２が除去されたストライプ状の溝部のみ
が電流通路となる。
のｎ−GaAsから成る電流閉じ込め層２、ｐ−
GaAlAsから成るｐ型クラツド層３、ｐ又はｎ−
GaAlAs（又はGaAs）からなる活性層４、ｎ−
GaAlAsから成るｎ型クラツド層５、ｎ−GaAs
から成るキヤツプ層６が順次液相エピタキシヤル
成長法により積層されている。尚、図中７，８は
共振器の各々の端面である。電流閉じ込め層２の
層厚は0.8μm程度とし、GaAs基板１に堆積され
た後、後述する如くストライプ状の溝を表面より
GaAs基板１に達する迄深さ約1μm程度エツチン
グ加工して電流通路を形成している。GaAs基板
１にはAu−Znから成るＰ側電極、キヤツプ層６
にはAu−Ge−Ni−Auから成るｎ側電極を蒸着
形成する。電流閉じ込め層２が介在している領域
は逆極性に接合されるため電流が流れず、電流閉
じ込め層２が除去されたストライプ状の溝部のみ
が電流通路となる。
第４図は第３図のＡ−Ａ断面図であり、共振器
端部の断面構造を示す。また第５図は第３図のＢ
−Ｂ断面図であり、共振器内部の断面構造を示
す。
端部の断面構造を示す。また第５図は第３図のＢ
−Ｂ断面図であり、共振器内部の断面構造を示
す。
共振器端部では電流閉じ込め層２に形成される
ストライプ溝の幅W1は6μmであり幅W1のストラ
イプ溝の長さは20μmとする。このストライプ溝
の影響を受けて共振器端面の活性層４はストライ
プ溝直上で平凸形状あるいは三日月形状となる。
一方、共振器内部では電流閉じ込め層２に形成さ
れるストライプ溝の幅W2は4μmであり長さは
200μmに設定されている。尚、ストライプ溝の中
心線は共振器の端面と内部で合致している。この
部分の活性層４は平坦化され、ストライプ溝の形
状の影響を受けない。
ストライプ溝の幅W1は6μmであり幅W1のストラ
イプ溝の長さは20μmとする。このストライプ溝
の影響を受けて共振器端面の活性層４はストライ
プ溝直上で平凸形状あるいは三日月形状となる。
一方、共振器内部では電流閉じ込め層２に形成さ
れるストライプ溝の幅W2は4μmであり長さは
200μmに設定されている。尚、ストライプ溝の中
心線は共振器の端面と内部で合致している。この
部分の活性層４は平坦化され、ストライプ溝の形
状の影響を受けない。
第６図はGaAs基板１に電流閉じ込め層２を成
長させ、１回のフオトエツチング工程でストライ
プ溝を形成した形状を示す斜視図である。
長させ、１回のフオトエツチング工程でストライ
プ溝を形成した形状を示す斜視図である。
第６図に示す状態でｐ型クラツド層３をエピタ
キシヤル成長させると、ｐ型クラツド層３はスト
ライプ幅W2の領域では上面が平坦になり、スト
ライプ幅W1の領域では上面に窪みが形成される。
これはストライプ幅W1の領域の方が溝幅が広い
ため、この溝部分を埋めるに要するｐ−GaAlAs
が多くなることに起因する。従つてこのｐ型クラ
ツド層３上に成長される活性層４はＰ型クラツド
層３の上面形状により第４図及び第５図の如くと
なる。このような構造とすることにより、共振器
端面では活性層４がストライプ溝内に凸状に落と
し込んで形成されるので、横方向の屈折率差が大
きく光ビームは1μm以下の非常に小さな径のスポ
ツトに集光されているが、共振器内部では横方向
の屈折率差が小さくなるため光は横方向に３〜
4μm広がる。
キシヤル成長させると、ｐ型クラツド層３はスト
ライプ幅W2の領域では上面が平坦になり、スト
ライプ幅W1の領域では上面に窪みが形成される。
これはストライプ幅W1の領域の方が溝幅が広い
ため、この溝部分を埋めるに要するｐ−GaAlAs
が多くなることに起因する。従つてこのｐ型クラ
ツド層３上に成長される活性層４はＰ型クラツド
層３の上面形状により第４図及び第５図の如くと
なる。このような構造とすることにより、共振器
端面では活性層４がストライプ溝内に凸状に落と
し込んで形成されるので、横方向の屈折率差が大
きく光ビームは1μm以下の非常に小さな径のスポ
ツトに集光されているが、共振器内部では横方向
の屈折率差が小さくなるため光は横方向に３〜
4μm広がる。
この素子において、ｐ型クラツド層３、活性層
４、ｎ型クラツド層５の各混晶比ｘ，ｙ，ｚを例
えば、 ｘ＝0.50（ｐ型クラツド層） ｙ＝0.15（活性層） ｚ＝0.45（ｎ型クラツド層） の如く非対称としかつｐ型クラツド層３の混晶比
を大きく設定する。これによつて光は基板側に漏
れにくくなり、従つて横方向屈折率差が充分小さ
くなり、通常の電極ストライプレーザと同様に利
得によつて導波されるので縦マルチモード発振す
る。しかし、共振器端面では、活性層の厚さが横
方向で変化しているため屈折率で導波され、従つ
てビームウエイスト端面で一致し、非点収差が現
われない。
４、ｎ型クラツド層５の各混晶比ｘ，ｙ，ｚを例
えば、 ｘ＝0.50（ｐ型クラツド層） ｙ＝0.15（活性層） ｚ＝0.45（ｎ型クラツド層） の如く非対称としかつｐ型クラツド層３の混晶比
を大きく設定する。これによつて光は基板側に漏
れにくくなり、従つて横方向屈折率差が充分小さ
くなり、通常の電極ストライプレーザと同様に利
得によつて導波されるので縦マルチモード発振す
る。しかし、共振器端面では、活性層の厚さが横
方向で変化しているため屈折率で導波され、従つ
てビームウエイスト端面で一致し、非点収差が現
われない。
第７図は第３図に示す半導体レーザ素子の電流
光出力特性を示す特性図である。第８図は第３図
に示す半導体レーザ素子のスペクトル図である。
第３図に示す半導体レーザは、直流出力15mWま
で縦マルチモードで発振し、しかも非点収差は
5μm以下であつた。
光出力特性を示す特性図である。第８図は第３図
に示す半導体レーザ素子のスペクトル図である。
第３図に示す半導体レーザは、直流出力15mWま
で縦マルチモードで発振し、しかも非点収差は
5μm以下であつた。
＜発明の効果＞
以上詳述した如く、本発明によれば、縦マルチ
モード発振となつて、レーザ端面への戻り光によ
る影響が小さく直線性の良好な注入電流対光出力
特性が得られ、しかも、非点収差が小さく光学系
との結合効率の良いまた近視野像が注入電流、経
時変化等で変化せず安定な出力光を得ることがで
きる。
モード発振となつて、レーザ端面への戻り光によ
る影響が小さく直線性の良好な注入電流対光出力
特性が得られ、しかも、非点収差が小さく光学系
との結合効率の良いまた近視野像が注入電流、経
時変化等で変化せず安定な出力光を得ることがで
きる。
第１図は従来の半導体レーザ素子の注入電流対
光出力特性図である。実線は再入射光が存在する
場合、破線は再入射光がない場合の特性曲線であ
る。第２図は従来の半導体レーザ素子の雑音特性
図である。曲線1は再入射光が存在する場合、
曲線2は再入射光がない場合の特性曲線である。
第３図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ素
子の構成断面図である。第４図は第３図のＡ−Ａ
断面図である。第５図は第３図のＢ−Ｂ断面図で
ある。第６図は第３図に示す半導体レーザ素子の
基板構成を示す要部詳細斜視図である。第７図は
第３図に示す半導体レーザ素子の電流対光出力特
性を示す特性図である。第８図は第３図に示す半
導体レーザ素子のスペクトル図である。 １……GaAs基板、２……電流閉じ込め層、３
……ｐ型クラツド層、４……活性層、５……ｎ型
クラツド層、６……キヤツプ層、７，８……共振
器端面。
光出力特性図である。実線は再入射光が存在する
場合、破線は再入射光がない場合の特性曲線であ
る。第２図は従来の半導体レーザ素子の雑音特性
図である。曲線1は再入射光が存在する場合、
曲線2は再入射光がない場合の特性曲線である。
第３図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ素
子の構成断面図である。第４図は第３図のＡ−Ａ
断面図である。第５図は第３図のＢ−Ｂ断面図で
ある。第６図は第３図に示す半導体レーザ素子の
基板構成を示す要部詳細斜視図である。第７図は
第３図に示す半導体レーザ素子の電流対光出力特
性を示す特性図である。第８図は第３図に示す半
導体レーザ素子のスペクトル図である。 １……GaAs基板、２……電流閉じ込め層、３
……ｐ型クラツド層、４……活性層、５……ｎ型
クラツド層、６……キヤツプ層、７，８……共振
器端面。
Claims (1)
- １ 共振器端面近くでストライプ幅が広く、共振
器内方でストライプ幅が狭くなる電流挟窄用内部
ストライプ溝を有し、該ストライプ溝上に堆積さ
れたレーザ動作用結晶層の活性層を、共振器内方
では平坦に、共振器端面近くでは前記ストライプ
溝内に凸状に落とし込んで形成して、共振器端面
での横方向の屈折率差を共振器内方より大きくし
てなることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19793582A JPS5987888A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19793582A JPS5987888A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987888A JPS5987888A (ja) | 1984-05-21 |
| JPH05875B2 true JPH05875B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=16382733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19793582A Granted JPS5987888A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987888A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0302732B1 (en) * | 1987-08-04 | 1993-10-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536932A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-14 | Toshiba Corp | Manufacturing of light emitting element |
| JPS55108789A (en) * | 1979-01-18 | 1980-08-21 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| JPS5640293A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-16 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| JPS59175182A (ja) * | 1983-03-23 | 1984-10-03 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP19793582A patent/JPS5987888A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5987888A (ja) | 1984-05-21 |
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