JPH0614575B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0614575B2 JPH0614575B2 JP63008749A JP874988A JPH0614575B2 JP H0614575 B2 JPH0614575 B2 JP H0614575B2 JP 63008749 A JP63008749 A JP 63008749A JP 874988 A JP874988 A JP 874988A JP H0614575 B2 JPH0614575 B2 JP H0614575B2
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザ光出射端面での発熱を抑えた半導体レー
ザ素子の改良に関するものである。
ザ素子の改良に関するものである。
（従来の技術） 従来の半導体レーザ素子を光導波路機構で分類すると，
利得導波路型と屈折率導波型とに分類されるが，実用面
で重要な横モード安定性の点から屈折率導波型の方が有
利であり，様々な構造の屈折率導波路を有する半導体レ
ーザ素子が開発されている。この屈折率導波型半導体レ
ーザの中でも基板上に凹みを持つ内部ストライプ型は，
その製作工程の簡便さと歩留りの高さより広く実用に供
されている。この構造の例として，VSIS(V-chan-neled
Substrate Inner Stripe)型半導体レーザ，CSP(Channel
ed Substrate Planar)型半導体レーザ，BTRS(Buried Tw
in Ridge Substrate)型半導体レーザがある。
利得導波路型と屈折率導波型とに分類されるが，実用面
で重要な横モード安定性の点から屈折率導波型の方が有
利であり，様々な構造の屈折率導波路を有する半導体レ
ーザ素子が開発されている。この屈折率導波型半導体レ
ーザの中でも基板上に凹みを持つ内部ストライプ型は，
その製作工程の簡便さと歩留りの高さより広く実用に供
されている。この構造の例として，VSIS(V-chan-neled
Substrate Inner Stripe)型半導体レーザ，CSP(Channel
ed Substrate Planar)型半導体レーザ，BTRS(Buried Tw
in Ridge Substrate)型半導体レーザがある。
第７図(A)に示すVSIS型半導体レーザは，p-GaAs基板10
上に逆導電型のn-GaAs電流阻止層22を層設し，電流阻止
層22より基板10に達するＶ字溝状のチャネル３を形成し
て電流通路を開通させた後，この基板10上に平坦なp-Ga
1-xAlxAs活性層12をp-Ga1-yAlyAsクラッド層11およびn-
Ga1-yAlyAsクラッド層13で狭設したダブルヘテロ接合構
造を積層し，オーミックコンタクトを得るためのn-GaAs
キャップ層14を堆積したものである。このチャネル３
は，電流を有効に閉じ込める働きを持つとともに，チャ
ネル幅で規定される光導波路を活性層12内に形成する。
すなわち，このVSIS型半導体レーザの素子構造では，チ
ャネル３の外側での活性層12の光はn-GaAs電流阻止層22
に吸収されるため，活性層12内に実効屈折率分布が形成
され屈折率導波構造が得られる。この光導波路はそのチ
ャネル幅を４〜７μｍと広くしても高次横モード利得が
抑えられ，高い光出力まで基本横モードで発振するとい
う利点を持つ。
上に逆導電型のn-GaAs電流阻止層22を層設し，電流阻止
層22より基板10に達するＶ字溝状のチャネル３を形成し
て電流通路を開通させた後，この基板10上に平坦なp-Ga
1-xAlxAs活性層12をp-Ga1-yAlyAsクラッド層11およびn-
Ga1-yAlyAsクラッド層13で狭設したダブルヘテロ接合構
造を積層し，オーミックコンタクトを得るためのn-GaAs
キャップ層14を堆積したものである。このチャネル３
は，電流を有効に閉じ込める働きを持つとともに，チャ
ネル幅で規定される光導波路を活性層12内に形成する。
すなわち，このVSIS型半導体レーザの素子構造では，チ
ャネル３の外側での活性層12の光はn-GaAs電流阻止層22
に吸収されるため，活性層12内に実効屈折率分布が形成
され屈折率導波構造が得られる。この光導波路はそのチ
ャネル幅を４〜７μｍと広くしても高次横モード利得が
抑えられ，高い光出力まで基本横モードで発振するとい
う利点を持つ。
第７図(B)に示すCSP型半導体レーザは，n-GaAs基板30上
に逆台形状のチャネル４を形成した後，平坦なGa1-xAlx
As活性層32をn-Ga1-yAlyAsクラッド層31，p-Ga1-yAlyAs
クラッド層33で挟設したダブルヘテロ接合構造を積層
し，この上にn-GaAsキャップ層34を堆積し，電流通路と
なるｐ−拡散層35を形成したものである。このチャネル
４は，その溝幅で規定される光導波路を活性層32内に形
成する。すなわち実効屈折率分布に基づく屈折率導波構
造が得られる。この CSP型半導体レーザの素子構造で
も，チャネル４の外側では活性層32とn-GaAs基板30が近
接しているため活性層32の光はn-GaAs基板30に吸収さ
れ，その溝幅を４〜７μｍと広くしても高次横モード利
得が抑えられ，高い光出力まで基本横モードで発振する
という利点を持っている。
に逆台形状のチャネル４を形成した後，平坦なGa1-xAlx
As活性層32をn-Ga1-yAlyAsクラッド層31，p-Ga1-yAlyAs
クラッド層33で挟設したダブルヘテロ接合構造を積層
し，この上にn-GaAsキャップ層34を堆積し，電流通路と
なるｐ−拡散層35を形成したものである。このチャネル
４は，その溝幅で規定される光導波路を活性層32内に形
成する。すなわち実効屈折率分布に基づく屈折率導波構
造が得られる。この CSP型半導体レーザの素子構造で
も，チャネル４の外側では活性層32とn-GaAs基板30が近
接しているため活性層32の光はn-GaAs基板30に吸収さ
れ，その溝幅を４〜７μｍと広くしても高次横モード利
得が抑えられ，高い光出力まで基本横モードで発振する
という利点を持っている。
さらに，第７図(C)に示すBTRS型半導体レーザは，幅方
向中央部に，共振方向に延びるリッジ部60ａを有するp-
GaAs基板60上に，n-GaAs電流阻止層65を積層し，該n-Ga
As電流阻止層65の幅方向中央部に，底部がp-GaAs基板60
のリッジ部60ａに達する逆台形状のチャネル67を形成し
た後に，p-Ga1-yAlyAsクラッド層61，Ga1-xAlxAs活性層
62，n-Ga1-yAlyAsクラッド層63，n-GaAsコンタクト層64
を，順次積層したものである。このようなBTRS型半導体
レーザも，前記２つの半導体レーザと同様に，チャネル
67は，その溝幅で規定される光導波路（実効屈折率分布
に基づく屈折率導波構造）を活性層62内に形成する。そ
して，チャネル67の外側では，活性層62の光がn-GaAs電
流阻止層65に吸収され，高光出力まで基本横モードで発
振し得るという利点を有する。
向中央部に，共振方向に延びるリッジ部60ａを有するp-
GaAs基板60上に，n-GaAs電流阻止層65を積層し，該n-Ga
As電流阻止層65の幅方向中央部に，底部がp-GaAs基板60
のリッジ部60ａに達する逆台形状のチャネル67を形成し
た後に，p-Ga1-yAlyAsクラッド層61，Ga1-xAlxAs活性層
62，n-Ga1-yAlyAsクラッド層63，n-GaAsコンタクト層64
を，順次積層したものである。このようなBTRS型半導体
レーザも，前記２つの半導体レーザと同様に，チャネル
67は，その溝幅で規定される光導波路（実効屈折率分布
に基づく屈折率導波構造）を活性層62内に形成する。そ
して，チャネル67の外側では，活性層62の光がn-GaAs電
流阻止層65に吸収され，高光出力まで基本横モードで発
振し得るという利点を有する。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら，これら従来の内部ストライプ型半導体レ
ーザにおいては，チャネルの両肩部で光を吸収するた
め，高出力動作時においては活性層の光導波路を共振器
として共振する光の増加に伴って基板方向への光の吸収
量も増大し，その熱吸収量の増大による両肩部での発熱
が大きくなる。通常の半導体レーザでは光出射端面にお
いて光パワー密度が最大となるため，素子の温度上昇も
光出射端面部が最大となる。従って素子の劣化も光出射
端面部より発生し，これが素子の寿命を決定していた。
ーザにおいては，チャネルの両肩部で光を吸収するた
め，高出力動作時においては活性層の光導波路を共振器
として共振する光の増加に伴って基板方向への光の吸収
量も増大し，その熱吸収量の増大による両肩部での発熱
が大きくなる。通常の半導体レーザでは光出射端面にお
いて光パワー密度が最大となるため，素子の温度上昇も
光出射端面部が最大となる。従って素子の劣化も光出射
端面部より発生し，これが素子の寿命を決定していた。
本発明は上記の問題点に鑑み，内部ストライプ型半導体
レーザ素子の光出射端面部近傍における発熱を抑えるこ
とにより長寿命特性を確保した半導体レーザ素子を提供
することを目的としたものである。
レーザ素子の光出射端面部近傍における発熱を抑えるこ
とにより長寿命特性を確保した半導体レーザ素子を提供
することを目的としたものである。
（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，レーザ発振用共振器が構
成される活性層の光を素子内部に形成された共振方向と
平行なストライプ溝の両肩部で吸収することにより得ら
れる光導波路を有する半導体レーザ素子において、前記
ストライプ溝の両肩部の結晶組成比を、前記ストライプ
溝の内部と、少なくとも一方のレーザ出射端面近傍とで
異ならせ、前記ストライプ溝の両肩部での光の吸収量を
少なくとも一方のレーザ光例えば，30mW動作時で約200
℃の高温になる。出射端面近傍で減少させたことを特徴
としており，そのことにより上記目的が達成される。
成される活性層の光を素子内部に形成された共振方向と
平行なストライプ溝の両肩部で吸収することにより得ら
れる光導波路を有する半導体レーザ素子において、前記
ストライプ溝の両肩部の結晶組成比を、前記ストライプ
溝の内部と、少なくとも一方のレーザ出射端面近傍とで
異ならせ、前記ストライプ溝の両肩部での光の吸収量を
少なくとも一方のレーザ光例えば，30mW動作時で約200
℃の高温になる。出射端面近傍で減少させたことを特徴
としており，そのことにより上記目的が達成される。
（作用） 本発明によれば，レーザ光出射端面部近傍で発振レーザ
光のチャネル両肩部での吸収が抑制されることにより，
この部分での発熱を抑えることができ半導体レーザ素子
の長寿命化が可能となる。
光のチャネル両肩部での吸収が抑制されることにより，
この部分での発熱を抑えることができ半導体レーザ素子
の長寿命化が可能となる。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すVSIS型半導体レーザ素
子の分解構成斜視図である。
子の分解構成斜視図である。
VSIS型半導体レーザにおいて，屈折率光導波路は，その
動作原理より活性層12からチャネル両肩部の電流阻止層
へ光が吸収されることにより形成されるので，光導波路
の幅はチャネルの幅と一致する。VSIS型半導体レーザは
基本的にこの電流阻止層をn-GaAs層で形成しているので
活性層で出力される光の吸収が大きくなる。一方，この
電流阻止層を活性層12で得られる光に対して吸収の少な
いn-Ga1-zAlzAsとすると，高次横モード利得の抑制が不
十分となり高出力動作時に横モード不安定性が現れる。
本実施例では，電流阻止層をレーザ光出射端面部近傍1a
および1bのみでn-Ga1-zAlzAs21とし，素子内部２ではn-
GaAs22で構成することで，基本横モード安定性を維持し
たままでレーザ光出射端面部近傍1aおよび1bでの光吸収
を少なくし，この結果これらの部分での発熱を抑えるこ
とができる。
動作原理より活性層12からチャネル両肩部の電流阻止層
へ光が吸収されることにより形成されるので，光導波路
の幅はチャネルの幅と一致する。VSIS型半導体レーザは
基本的にこの電流阻止層をn-GaAs層で形成しているので
活性層で出力される光の吸収が大きくなる。一方，この
電流阻止層を活性層12で得られる光に対して吸収の少な
いn-Ga1-zAlzAsとすると，高次横モード利得の抑制が不
十分となり高出力動作時に横モード不安定性が現れる。
本実施例では，電流阻止層をレーザ光出射端面部近傍1a
および1bのみでn-Ga1-zAlzAs21とし，素子内部２ではn-
GaAs22で構成することで，基本横モード安定性を維持し
たままでレーザ光出射端面部近傍1aおよび1bでの光吸収
を少なくし，この結果これらの部分での発熱を抑えるこ
とができる。
以下，第２図(A)(B)(C)(D)を参照しながら製作工程に従
って説明する。
って説明する。
p-GaAs基板10の(100)面上にn-GaAs電流阻止層22を0.8μ
ｍの厚さにエピタキシャル成長させる。その表面よりレ
ーザ発振の両共振器端面となる端部から15μｍ内部へ移
行した位置に共振方向と直交する幅８μｍ，共振方向と
平行な長さ220μｍ，高さ0.8μｍのn-GaAs電流阻止層22
から成るメサ５をエッチングにより形成する。続いて，
n-Ga1-zAlzAs電流阻止層21を0.8μｍの厚さにエピタキ
シャル成長させ，さらに後のエピタキシャル成長を円滑
に行うためのアンドープ−GaAsエッチバック層23を0.05
μｍの厚さに液相エピタキシャル成長法により成長させ
る。この成長法の特徴としてメサ５の幅が狭いためメサ
５上にはn-Ga1-zAlzAs電流阻止層21は成長せず，メサ５
の周囲のp-GaAs基板10上に成長する。この結果第２図
(C)に示すように平坦な表面を持つエピタキシャル層が
得られる。その後，表面より共振方向に沿ってエッチッ
ングにより幅４μｍ，深さ１μｍのＶ字状溝から成るチ
ャネル３を形成する。このようにして得られた下地基板
上に，p-Ga1-yAlyAsクラッド層11，p-Ga1-xAlxAs活性層
12，n-Ga1-yAlyAsクラッド層13(ｙ＞ｘ),n-GaAsキャッ
プ層14からなるダブルヘテロ接合構造を順次液相エピタ
キシャル成長させる。この成長過程で下地基板のエッチ
バック層23はエッチバックによりp-Ga1-yAlyAsクラッド
層11中に消失し，第１図に示す如きレーザ素子構造が得
られる。
ｍの厚さにエピタキシャル成長させる。その表面よりレ
ーザ発振の両共振器端面となる端部から15μｍ内部へ移
行した位置に共振方向と直交する幅８μｍ，共振方向と
平行な長さ220μｍ，高さ0.8μｍのn-GaAs電流阻止層22
から成るメサ５をエッチングにより形成する。続いて，
n-Ga1-zAlzAs電流阻止層21を0.8μｍの厚さにエピタキ
シャル成長させ，さらに後のエピタキシャル成長を円滑
に行うためのアンドープ−GaAsエッチバック層23を0.05
μｍの厚さに液相エピタキシャル成長法により成長させ
る。この成長法の特徴としてメサ５の幅が狭いためメサ
５上にはn-Ga1-zAlzAs電流阻止層21は成長せず，メサ５
の周囲のp-GaAs基板10上に成長する。この結果第２図
(C)に示すように平坦な表面を持つエピタキシャル層が
得られる。その後，表面より共振方向に沿ってエッチッ
ングにより幅４μｍ，深さ１μｍのＶ字状溝から成るチ
ャネル３を形成する。このようにして得られた下地基板
上に，p-Ga1-yAlyAsクラッド層11，p-Ga1-xAlxAs活性層
12，n-Ga1-yAlyAsクラッド層13(ｙ＞ｘ),n-GaAsキャッ
プ層14からなるダブルヘテロ接合構造を順次液相エピタ
キシャル成長させる。この成長過程で下地基板のエッチ
バック層23はエッチバックによりp-Ga1-yAlyAsクラッド
層11中に消失し，第１図に示す如きレーザ素子構造が得
られる。
この成長によりチャネル両肩部は，素子内部ではn-GaA
s，素子端面部近傍ではn-Ga1-zAlzAsとなる。従って，
素子内部ではチャネル両肩部のn-GaAs電流阻止層22によ
る光吸収が大きいため活性層12での導波作用が強く基本
横モード発振の安定性が高まり，一方レーザ光出射端面
部近傍ではチャネル両肩部がn-Ga1-zAlzAs電流阻止層21
であるため光吸収が少なくなり，発熱を抑えることがで
きる。
s，素子端面部近傍ではn-Ga1-zAlzAsとなる。従って，
素子内部ではチャネル両肩部のn-GaAs電流阻止層22によ
る光吸収が大きいため活性層12での導波作用が強く基本
横モード発振の安定性が高まり，一方レーザ光出射端面
部近傍ではチャネル両肩部がn-Ga1-zAlzAs電流阻止層21
であるため光吸収が少なくなり，発熱を抑えることがで
きる。
上記構造により作製された半導体レーザは，光出力50m
W，室温連続動作で殆ど無劣化の特性を示した。
W，室温連続動作で殆ど無劣化の特性を示した。
第３図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザ素子の
分解構成斜視図である。本実施例はCSP 型半導体レーザ
への適用である。第７図(B)に示す CSP型半導体レーザ
では，光導波路はn-GaAs基板30に直接エッチングにより
形成されたチャネル４の幅で規定されるが，やはり光出
射端面部近傍がn-GaAsであることにより熱吸収による発
熱が問題となる。これに対し，第３図に示すようにレー
ザ光出射端面部近傍１ａおよび１ｂのチャネル４の両肩
部をn-Ga1-zAlzAs電流阻止層41とし，素子内部２のチャ
ネル両肩部をn-GaAs基板30とすることにより端面近傍で
のレーザ光の基板吸収を少なくするということができ，
上記実施例と同様に劣化の殆ど無い半導体レーザ素子が
得られる。本実施例の半導体レーザ素子は，第２図(A)
〜(D)に示す製作方法と略同様に，n-GaAs基板30の中央
部にメサ５をエッチッングにより形成し，該メサ５の周
囲にn-Ga1-zAlzAs電流阻止層41を形成して製造される。
分解構成斜視図である。本実施例はCSP 型半導体レーザ
への適用である。第７図(B)に示す CSP型半導体レーザ
では，光導波路はn-GaAs基板30に直接エッチングにより
形成されたチャネル４の幅で規定されるが，やはり光出
射端面部近傍がn-GaAsであることにより熱吸収による発
熱が問題となる。これに対し，第３図に示すようにレー
ザ光出射端面部近傍１ａおよび１ｂのチャネル４の両肩
部をn-Ga1-zAlzAs電流阻止層41とし，素子内部２のチャ
ネル両肩部をn-GaAs基板30とすることにより端面近傍で
のレーザ光の基板吸収を少なくするということができ，
上記実施例と同様に劣化の殆ど無い半導体レーザ素子が
得られる。本実施例の半導体レーザ素子は，第２図(A)
〜(D)に示す製作方法と略同様に，n-GaAs基板30の中央
部にメサ５をエッチッングにより形成し，該メサ５の周
囲にn-Ga1-zAlzAs電流阻止層41を形成して製造される。
第４図は本発明のさらに他の実施例における半導体レー
ザ素子の分解構成斜視図である。本実施例では，ダブル
ヘテロ接合構造における，活性層12がp-Ga1-xAlxAs層，
クラッド層11および13がp-Ga1-yAlyAs層およびn-Ga1-yA
lyAs層であり，さらに，電流阻止層として，レーザ光出
射端面部近傍1aおよび1bにおけるチャネル３の両肩部の
みを，p-Ga1-xAlxAs活性層12よりもAl組成比が大きく従
って禁制帯幅が大きなn-Ga1-zAlzAs層57とし，各端面部
近傍1aおよび1bにおけるチャネル３の両肩部を除く素子
内部をn-GaAs層58としたものである。
ザ素子の分解構成斜視図である。本実施例では，ダブル
ヘテロ接合構造における，活性層12がp-Ga1-xAlxAs層，
クラッド層11および13がp-Ga1-yAlyAs層およびn-Ga1-yA
lyAs層であり，さらに，電流阻止層として，レーザ光出
射端面部近傍1aおよび1bにおけるチャネル３の両肩部の
みを，p-Ga1-xAlxAs活性層12よりもAl組成比が大きく従
って禁制帯幅が大きなn-Ga1-zAlzAs層57とし，各端面部
近傍1aおよび1bにおけるチャネル３の両肩部を除く素子
内部をn-GaAs層58としたものである。
本実施例の半導体レーザ素子は次のように製造される。
まず，第５図(A)に示すように，p-GaAs基板10の(100)面
上に，n-GaAs電流阻止層58を0.8μｍの厚さに成長させ
る。次に，第５図(B)に示すように，該電流阻止層58表
面より，レーザ発振の両共振器端面を含む部分に，共振
方向と直交する幅方向寸法が７μｍ，各端面からの共振
方向長さが20μｍ，深さが0.6μｍのピット部６をエッ
チングによりそれぞれ形成する。その後，第５図(C)に
示すように，各ピット部６内に，後に形成する活性層12
よりも禁制帯幅の大きなn-Ga1-zAlzAs電流阻止層57（ｚ
＞ｘ）を成長させ，続いてアンドープGaAsエッチバック
層59を各電流阻止層57および58上に0.05μｍの厚さで成
長させる。
まず，第５図(A)に示すように，p-GaAs基板10の(100)面
上に，n-GaAs電流阻止層58を0.8μｍの厚さに成長させ
る。次に，第５図(B)に示すように，該電流阻止層58表
面より，レーザ発振の両共振器端面を含む部分に，共振
方向と直交する幅方向寸法が７μｍ，各端面からの共振
方向長さが20μｍ，深さが0.6μｍのピット部６をエッ
チングによりそれぞれ形成する。その後，第５図(C)に
示すように，各ピット部６内に，後に形成する活性層12
よりも禁制帯幅の大きなn-Ga1-zAlzAs電流阻止層57（ｚ
＞ｘ）を成長させ，続いてアンドープGaAsエッチバック
層59を各電流阻止層57および58上に0.05μｍの厚さで成
長させる。
この場合，n-Ga1-zAlzAs電流阻止層57は，共振器内部で
基板が光吸収することに基づく横モードを安定させるた
めに，ピット部６内にのみ成長させることが好ましい
が，ピット部６内以外のn-GaAs電流阻止層58上にn-Ga
1-zAlzAs電流阻止層57が薄く積層された場合にも，光が
n-GaAs電流阻止層58へ到達し得る程度の厚さであれば，
基本横モードが安定するため，何ら支障はない。
基板が光吸収することに基づく横モードを安定させるた
めに，ピット部６内にのみ成長させることが好ましい
が，ピット部６内以外のn-GaAs電流阻止層58上にn-Ga
1-zAlzAs電流阻止層57が薄く積層された場合にも，光が
n-GaAs電流阻止層58へ到達し得る程度の厚さであれば，
基本横モードが安定するため，何ら支障はない。
次に，第５図(D)に示すように，成長層表面から，共振
方向に沿って幅４μｍ，深さ１μｍのＶ字状のチャネル
３を形成する。このようにして得られた下地基板上に，
第４図に示すように，p-Ga1-yAlyAsクラッド層11，p-Ga
1-xAlxAs活性層12，n-Ga1-yAlyAsクラッド層13，n-GaAs
キャップ層14からなるダブルヘテロ接合構造を，順次エ
ピタキシャル成長させる。この成長過程で，下地基板の
エッチバック層59はエッチバックによりp-Ga1-yAlyAsク
ラッド層11成長時に消失し，第４図に示す半導体レーザ
素子が得られる。
方向に沿って幅４μｍ，深さ１μｍのＶ字状のチャネル
３を形成する。このようにして得られた下地基板上に，
第４図に示すように，p-Ga1-yAlyAsクラッド層11，p-Ga
1-xAlxAs活性層12，n-Ga1-yAlyAsクラッド層13，n-GaAs
キャップ層14からなるダブルヘテロ接合構造を，順次エ
ピタキシャル成長させる。この成長過程で，下地基板の
エッチバック層59はエッチバックによりp-Ga1-yAlyAsク
ラッド層11成長時に消失し，第４図に示す半導体レーザ
素子が得られる。
得られた半導体レーザ素子は，チャネル両肩部の電流阻
止層が，素子内部ではn-GaAs層58，素子端面部近傍の両
肩部ではn-Ga1-zAlzAs層57となっている。素子内部のn-
GaAs電流阻止層58は，p-Ga1-xAlxAs活性層12から発せら
れる光の吸収量が大きいために，該活性層12内に安定的
に光を閉じ込め，基本横モード発振の安定性が高まる。
他方，チャンネル両肩部の素子端面部近傍に配設された
n-Ga1-zAlzAs電流阻止層57は，p-Ga1-xAlxAs活性層12よ
りもAl組成比が大きく従って禁制帯幅が大きいために，
該n-Ga1-zAlzAs電流阻止層57は光吸収量が少なくなり，
素子端面部近傍における発熱が抑制される。該n-Ga1-zA
lzAs電流阻止層はｎ型であるため，有効に電流を狭窄し
得る。
止層が，素子内部ではn-GaAs層58，素子端面部近傍の両
肩部ではn-Ga1-zAlzAs層57となっている。素子内部のn-
GaAs電流阻止層58は，p-Ga1-xAlxAs活性層12から発せら
れる光の吸収量が大きいために，該活性層12内に安定的
に光を閉じ込め，基本横モード発振の安定性が高まる。
他方，チャンネル両肩部の素子端面部近傍に配設された
n-Ga1-zAlzAs電流阻止層57は，p-Ga1-xAlxAs活性層12よ
りもAl組成比が大きく従って禁制帯幅が大きいために，
該n-Ga1-zAlzAs電流阻止層57は光吸収量が少なくなり，
素子端面部近傍における発熱が抑制される。該n-Ga1-zA
lzAs電流阻止層はｎ型であるため，有効に電流を狭窄し
得る。
本実施例の半導体レーザ素子では，30mW動作時において
も温度上昇はみられず室温（25℃）を維持しており，端
面での発熱を抑制することができた。また，長期信頼性
に関しても端面自体はもとより，端面劣化に起因する素
子全体の劣化が有効に抑制され，50℃，50mWで動作させ
ても劣化することなく安定的に光発振することができ
た。
も温度上昇はみられず室温（25℃）を維持しており，端
面での発熱を抑制することができた。また，長期信頼性
に関しても端面自体はもとより，端面劣化に起因する素
子全体の劣化が有効に抑制され，50℃，50mWで動作させ
ても劣化することなく安定的に光発振することができ
た。
第６図は，本発明のさらに他の実施例を示す半導体レー
ザ素子の分解構成斜視図である。この半導体レーザ素子
は CSP型であり，第３図に示す半導体レーザに対して，
レーザ光出射端面近傍部のチャンネル４両肩部を，Ga
1-xAlxAs活性層32よりも大きな禁制帯幅を有するn-Ga
1-zAlzAs層57（ｚ＞ｘ）とし，素子内部のチャンネル４
両肩部をn-GaAs基板30としている。これにより，素子端
面部近傍でのレーザ光の吸収が少なくなり，上記実施例
と同様に劣化のほとんどない半導体レーザ素子が得られ
る。本実施例の半導体レーザ素子は，第５図(A)〜(D)に
示す製造方法と略同様に，n-GaAs基板30の，レーザ光出
射端面部近傍にピッチ部６を形成し，該ピッチ部６内に
n-Ga1-zAlzAs層電流阻止層57を積層して製造される。
ザ素子の分解構成斜視図である。この半導体レーザ素子
は CSP型であり，第３図に示す半導体レーザに対して，
レーザ光出射端面近傍部のチャンネル４両肩部を，Ga
1-xAlxAs活性層32よりも大きな禁制帯幅を有するn-Ga
1-zAlzAs層57（ｚ＞ｘ）とし，素子内部のチャンネル４
両肩部をn-GaAs基板30としている。これにより，素子端
面部近傍でのレーザ光の吸収が少なくなり，上記実施例
と同様に劣化のほとんどない半導体レーザ素子が得られ
る。本実施例の半導体レーザ素子は，第５図(A)〜(D)に
示す製造方法と略同様に，n-GaAs基板30の，レーザ光出
射端面部近傍にピッチ部６を形成し，該ピッチ部６内に
n-Ga1-zAlzAs層電流阻止層57を積層して製造される。
尚，本発明の半導体レーザ素子は上述したGaAs-GaAlAs
系に限定されず，InP-InGaAsP 系や，その他の系の内部
ストライプ型半導体レーザ素子に適用することができ
る。
系に限定されず，InP-InGaAsP 系や，その他の系の内部
ストライプ型半導体レーザ素子に適用することができ
る。
さらに，本発明は，第７図(C)に示したBTRS型半導体レ
ーザ素子にも適用でき，この場合も，第５図(A)〜(D)に
示した製造方法と略同様の製造方法にて製造し得る。ま
たダブルヘテロ接合構造に限らず，例えばLOC(Large Op
tical Cavity)構造，SCH(Separate Confinement Hetero
structure)構造等の光導波路を有するものや，量子井戸
構造にも本発明は適用できる。
ーザ素子にも適用でき，この場合も，第５図(A)〜(D)に
示した製造方法と略同様の製造方法にて製造し得る。ま
たダブルヘテロ接合構造に限らず，例えばLOC(Large Op
tical Cavity)構造，SCH(Separate Confinement Hetero
structure)構造等の光導波路を有するものや，量子井戸
構造にも本発明は適用できる。
（発明の効果） 本発明の半導体レーザ素子は，このように，チャンネル
の両肩部での光の吸収量を，レーザ光出射端面近傍部分
で減少させているため，各端面部近傍での発熱を抑制す
ることができ，従って，端面劣化に起因する素子全体の
劣化を防止することができる。その結果，長期にわたっ
て安定的に光発振させることができる。
の両肩部での光の吸収量を，レーザ光出射端面近傍部分
で減少させているため，各端面部近傍での発熱を抑制す
ることができ，従って，端面劣化に起因する素子全体の
劣化を防止することができる。その結果，長期にわたっ
て安定的に光発振させることができる。
第１図は，本発明の一実施例を示す半導体レーザ素子の
分解構成斜視図である。 第２図(A)(B)(C)(D)は第１図に示す半導体レーザ素子の
製造工程図である。 第３図は，本発明の他の実施例を示す半導体レーザ素子
の分解構成斜視図である。 第４図は，本発明のさらに他の実施例を示す半導体レー
ザ素子の分解斜視図である。 第５図(A)(B)(C)(D)は第４図に示す半導体レーザ素子の
製造工程図である。 第６図は，本発明のさらに他の実施例を示す半導体レー
ザ素子の分解斜視図である。 第７図は(A)は従来のVSISレーザの概略断面図，同図(B)
は従来の CSPレーザの概略断面図，同図(C)は従来のBTR
Sレーザの概略断面図である。 １ａ，１ｂ……レーザ光出射端面近傍部領域，２……素
子内部領域，３……Ｖ字状チャネル，４……逆台形状チ
ャネル，５……メサ，６……ピット，10……p-GaAs基
板，11……p-Ga1-yAlyAsクラッド層，12……p-Ga1-xAlx
As活性層，13……n-Ga1-yAlyAsクラッド層，14……n-Ga
Asキャップ層，21……n-Ga1-zAlzAs電流阻止層，22……
n-GaAs電流阻止層，23……エッチバック層，30……n-Ga
As基板，31……n-Ga1-yAlyAsクラッド層，32……Ga1-xA
lxAs活性層，33……p-Ga1-yAlyAsクラッド層，34……n-
GaAsキャップ層，35……ｐ拡散領域，41……n-Ga1-zAlz
As層，57……n-Ga1-zAlzAs電流阻止層，58……n-GaAs電
流阻止層。
分解構成斜視図である。 第２図(A)(B)(C)(D)は第１図に示す半導体レーザ素子の
製造工程図である。 第３図は，本発明の他の実施例を示す半導体レーザ素子
の分解構成斜視図である。 第４図は，本発明のさらに他の実施例を示す半導体レー
ザ素子の分解斜視図である。 第５図(A)(B)(C)(D)は第４図に示す半導体レーザ素子の
製造工程図である。 第６図は，本発明のさらに他の実施例を示す半導体レー
ザ素子の分解斜視図である。 第７図は(A)は従来のVSISレーザの概略断面図，同図(B)
は従来の CSPレーザの概略断面図，同図(C)は従来のBTR
Sレーザの概略断面図である。 １ａ，１ｂ……レーザ光出射端面近傍部領域，２……素
子内部領域，３……Ｖ字状チャネル，４……逆台形状チ
ャネル，５……メサ，６……ピット，10……p-GaAs基
板，11……p-Ga1-yAlyAsクラッド層，12……p-Ga1-xAlx
As活性層，13……n-Ga1-yAlyAsクラッド層，14……n-Ga
Asキャップ層，21……n-Ga1-zAlzAs電流阻止層，22……
n-GaAs電流阻止層，23……エッチバック層，30……n-Ga
As基板，31……n-Ga1-yAlyAsクラッド層，32……Ga1-xA
lxAs活性層，33……p-Ga1-yAlyAsクラッド層，34……n-
GaAsキャップ層，35……ｐ拡散領域，41……n-Ga1-zAlz
As層，57……n-Ga1-zAlzAs電流阻止層，58……n-GaAs電
流阻止層。
フロントページの続き (72)発明者 林 寛 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 河西 秀典 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ発振用共振器が構成される活性層の
光を素子内部に形成された共振方向と平行なストライプ
溝の両肩部で吸収することにより得られる光導波路を有
する半導体レーザ素子において、前記ストライプ溝の両
肩部の結晶組成比を、前記ストライプ溝の内部と、少な
くとも一方のレーザ出射端面近傍とで異ならせ、前記ス
トライプ溝の両肩部での光の吸収量を前記少なくとも一
方のレーザ出射端面近傍で減少させたことを特徴とする
半導体レーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63008749A JPH0614575B2 (ja) | 1987-07-10 | 1988-01-19 | 半導体レーザ素子 |
| US07/215,619 US4951290A (en) | 1987-07-10 | 1988-07-06 | Semiconductor laser device |
| EP88306284A EP0298778B1 (en) | 1987-07-10 | 1988-07-08 | Semiconductor laser devices and methods of making same |
| DE3887580T DE3887580T2 (de) | 1987-07-10 | 1988-07-08 | Halbleiterlaservorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-173294 | 1987-07-10 | ||
| JP17329487 | 1987-07-10 | ||
| JP63008749A JPH0614575B2 (ja) | 1987-07-10 | 1988-01-19 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103897A JPH01103897A (ja) | 1989-04-20 |
| JPH0614575B2 true JPH0614575B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=26343333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63008749A Expired - Fee Related JPH0614575B2 (ja) | 1987-07-10 | 1988-01-19 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4951290A (ja) |
| EP (1) | EP0298778B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0614575B2 (ja) |
| DE (1) | DE3887580T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03126283A (ja) * | 1989-10-11 | 1991-05-29 | Toshiba Corp | 窓構造半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP3162424B2 (ja) * | 1991-05-27 | 2001-04-25 | キヤノン株式会社 | 導波型光検出器及びその作製方法 |
| JP3804485B2 (ja) * | 2001-08-02 | 2006-08-02 | ソニー株式会社 | 半導体レーザー素子の製造方法 |
| JP4751024B2 (ja) * | 2004-01-16 | 2011-08-17 | シャープ株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54115088A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-07 | Nec Corp | Double hetero junction laser element of stripe type |
| US4349905A (en) * | 1980-07-22 | 1982-09-14 | Hewlett-Packard Company | Tapered stripe semiconductor laser |
| US4371966A (en) * | 1980-11-06 | 1983-02-01 | Xerox Corporation | Heterostructure lasers with combination active strip and passive waveguide strip |
| NL8104068A (nl) * | 1981-09-02 | 1983-04-05 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser. |
| US4523317A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser with reduced absorption at a mirror facet |
| US4594718A (en) * | 1983-02-01 | 1986-06-10 | Xerox Corporation | Combination index/gain guided semiconductor lasers |
| US4722088A (en) * | 1984-09-14 | 1988-01-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Semiconductor laser for high optical output power with reduced mirror heating |
| EP0199588B1 (en) * | 1985-04-23 | 1993-09-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
| US4745611A (en) * | 1985-10-25 | 1988-05-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Buried twin ridge substrate laser |
-
1988
- 1988-01-19 JP JP63008749A patent/JPH0614575B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-06 US US07/215,619 patent/US4951290A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-08 EP EP88306284A patent/EP0298778B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-07-08 DE DE3887580T patent/DE3887580T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4951290A (en) | 1990-08-21 |
| EP0298778B1 (en) | 1994-02-02 |
| DE3887580T2 (de) | 1994-06-01 |
| EP0298778A2 (en) | 1989-01-11 |
| DE3887580D1 (de) | 1994-03-17 |
| EP0298778A3 (en) | 1990-05-30 |
| JPH01103897A (ja) | 1989-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |