JPH0632338B2 - 埋め込み型半導体レ−ザ - Google Patents
埋め込み型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH0632338B2 JPH0632338B2 JP23453784A JP23453784A JPH0632338B2 JP H0632338 B2 JPH0632338 B2 JP H0632338B2 JP 23453784 A JP23453784 A JP 23453784A JP 23453784 A JP23453784 A JP 23453784A JP H0632338 B2 JPH0632338 B2 JP H0632338B2
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- semiconductor laser
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Links
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、安定な単一横モードで発振し高出力の得られ
る埋め込み型半導体レーザに関するものである。
る埋め込み型半導体レーザに関するものである。
（従来技術とその問題点） 光通信や光情報処理用光源として半導体レーザが使われ
ているが、このような用途においては半導体レーザは安
定な単一横モードで発振し、高出力であることが重要で
ある。
ているが、このような用途においては半導体レーザは安
定な単一横モードで発振し、高出力であることが重要で
ある。
現在、これらの光源用の半導体レーザとして埋め込み構
造（ＢＨ構造と以下略す）と呼ばれる活性層が活性層よ
り屈折率の小さな半導体層中に埋め込まれた構造のもの
がよく採用されている。しかし、埋め込み型半導体レー
ザは埋め込まれた活性層の幅が２μｍ以上になると容易
に横高次モードが発振してしまい、また、低注入レベル
では単一横モード発振しても高出力動作させるためにキ
ャリアを高注入すると単一横モード発振が維持できなく
なるという問題があった。
造（ＢＨ構造と以下略す）と呼ばれる活性層が活性層よ
り屈折率の小さな半導体層中に埋め込まれた構造のもの
がよく採用されている。しかし、埋め込み型半導体レー
ザは埋め込まれた活性層の幅が２μｍ以上になると容易
に横高次モードが発振してしまい、また、低注入レベル
では単一横モード発振しても高出力動作させるためにキ
ャリアを高注入すると単一横モード発振が維持できなく
なるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題点を除去し、安定な単一横
モードで発振し高出力の得られる埋め込み型半導体レー
ザを提供することにある。
モードで発振し高出力の得られる埋め込み型半導体レー
ザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明の埋め込み型半導体レーザは、基板上に活性層よ
り禁制帯幅が大きい第１の半導体層を活性層より禁制帯
幅が同じかあるいは小さな第２の半導体層によりはさみ
込んだ構造を有するメサを設け、このメサの上部とメサ
の下部でとぎれた活性層を有するダブルヘテロ構造をメ
サを含む基板上に有することを特徴とする。したがって
メサ上部の活性層は活性層より屈折率が小さな半導体結
晶内に埋め込まれているため、１つの光の導波路を形成
する。さらにメサ上部の光の導波路を形成する活性層は
その内部においてもメサを形成している半導体の禁制帯
幅が活性層の禁制帯幅に対してメサ中央で大きくメサの
両側で小さくされているため、光の導波路の中にもう一
つ導波機構を備えた二重の導波路を有している。このこ
とによりメサ幅で決まる活性層幅を広くして光導波路の
断面積を大きくして高出力化をはかったときにおいても
単一横モードを維持することができる。
り禁制帯幅が大きい第１の半導体層を活性層より禁制帯
幅が同じかあるいは小さな第２の半導体層によりはさみ
込んだ構造を有するメサを設け、このメサの上部とメサ
の下部でとぎれた活性層を有するダブルヘテロ構造をメ
サを含む基板上に有することを特徴とする。したがって
メサ上部の活性層は活性層より屈折率が小さな半導体結
晶内に埋め込まれているため、１つの光の導波路を形成
する。さらにメサ上部の光の導波路を形成する活性層は
その内部においてもメサを形成している半導体の禁制帯
幅が活性層の禁制帯幅に対してメサ中央で大きくメサの
両側で小さくされているため、光の導波路の中にもう一
つ導波機構を備えた二重の導波路を有している。このこ
とによりメサ幅で決まる活性層幅を広くして光導波路の
断面積を大きくして高出力化をはかったときにおいても
単一横モードを維持することができる。
（実施例） 以下図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の埋め込み型半導体レーザの一実施例の
断面図であり、上部には導波機構の等価的な屈折率分布
も示してある。
断面図であり、上部には導波機構の等価的な屈折率分布
も示してある。
半導体基板（Ｐ型ＧaＡs）１上にメサ１００が設けられ
ており、メサ１００は活性層（ＧaＡs）４より禁制帯幅
が大きい第１の半導体層（Ｐ型Ａl0.3Ｇa0.7Ａs）３０
が活性層４より禁制帯幅の小さいかまたは等しい第２の
半導体層（ｎ型ＧaＡs）２０によりはさみ込まれた構造
を有している。メサ１００の上部と下部に分離して活性
層４が位置し、そのためメサ上部の活性層４は周囲を活
性層４より屈折率が小さなクラッド層５に囲まれてお
り、１つの導波路を形成している。その導波路幅は第１
図中に示されているようにＷ1である。メサ１００上の
活性層４は薄いクラッド層（Ｐ型Ａl0.3Ｇa0.7Ａs）３
を介してＡの部分は第１の半導体層３０に、Ｂの部分は
第２の半導体層２０に接している。第１の半導体層３０
は活性層４より禁制帯幅が大きく、第２の半導体層２０
は活性層４より禁制帯幅が小さいかまたは等しい。この
ことによりメサ上の活性層４内部にさらに幅Ｗ２の導波
路機構がそなえつけられている。活性層４の導波路を等
価屈折率導波路におきかえると、第１図の上部に示した
形になる。たとえば、アイ・イー・イー・イー・ジャー
ナル・オブ・クオンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ），Ｖｏｌ．ＱＥ−１４，Ｎｏ．２，８９
〜９４頁に所載の論文「Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍｏｄ
ｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＡｌｘＧａｉ−ｘＡｓ Ｉ
ｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｃｈａｎ
ｎｅｌｅｄ−Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ−Ｐｌａｎａｒ Ｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ」を参照されたい。
ており、メサ１００は活性層（ＧaＡs）４より禁制帯幅
が大きい第１の半導体層（Ｐ型Ａl0.3Ｇa0.7Ａs）３０
が活性層４より禁制帯幅の小さいかまたは等しい第２の
半導体層（ｎ型ＧaＡs）２０によりはさみ込まれた構造
を有している。メサ１００の上部と下部に分離して活性
層４が位置し、そのためメサ上部の活性層４は周囲を活
性層４より屈折率が小さなクラッド層５に囲まれてお
り、１つの導波路を形成している。その導波路幅は第１
図中に示されているようにＷ1である。メサ１００上の
活性層４は薄いクラッド層（Ｐ型Ａl0.3Ｇa0.7Ａs）３
を介してＡの部分は第１の半導体層３０に、Ｂの部分は
第２の半導体層２０に接している。第１の半導体層３０
は活性層４より禁制帯幅が大きく、第２の半導体層２０
は活性層４より禁制帯幅が小さいかまたは等しい。この
ことによりメサ上の活性層４内部にさらに幅Ｗ２の導波
路機構がそなえつけられている。活性層４の導波路を等
価屈折率導波路におきかえると、第１図の上部に示した
形になる。たとえば、アイ・イー・イー・イー・ジャー
ナル・オブ・クオンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ），Ｖｏｌ．ＱＥ−１４，Ｎｏ．２，８９
〜９４頁に所載の論文「Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍｏｄ
ｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＡｌｘＧａｉ−ｘＡｓ Ｉ
ｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｃｈａｎ
ｎｅｌｅｄ−Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ−Ｐｌａｎａｒ Ｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ」を参照されたい。
光はＷ１の幅の導波路で導波されると共に内部にあるＷ
２の幅の導波路の存在のためＷ１の幅を広くしても単一
横モードが維持される。Ｗ１の幅を広くできることは大
出力を出せるということであり、その時でも単一横モー
ドが維持されるという特徴を有する。
２の幅の導波路の存在のためＷ１の幅を広くしても単一
横モードが維持される。Ｗ１の幅を広くできることは大
出力を出せるということであり、その時でも単一横モー
ドが維持されるという特徴を有する。
以下、本発明の埋め込み型半導体レーザの製造方法を説
明する。第２図(a)，(b)，(c)，(d)は本発明の半導体レ
ーザの製造工程を示す図であり、図(a)に示すようにＰ
形のＧaＡs基板上に第１の半導体層３０となる厚さ１μ
ｍのＰ形Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層を有機金属分解法（以下Ｍ
ＯＣＶＤ法を略す）により成長し、図(b)に示すように
ＳiＯ2のストライプマスク２００を形成した後ＭＯＣＶ
Ｄ炉反応管内部で気相エッチングし、その後第２の半導
体層２０となるｎ型ＧaＡs層を成長し図(c)の形状を作
製する。次にＳiＯ2２００を除去し、エッチング処理を
した後液相エピタキシャル成長により第１のクラッド層
３となるＰ形のＡl0.3Ｇa0.7Ａs層を0.2μｍ、活性層４
となるノンドープのＧaＡs層0.1μｍ、第２のクラッド
層５となるｎ形のＡl0.3Ｇa0.7Ａs 層を２μｍ成長し図
(d)の本発明の半導体レーザ構造を作製した。実際には
さらにその上にＧaＡsをキャップ層を成長するが図には
示してない。メサ１００の上部の活性層４と下部の活性
層４とは分離されているが、液相エピタキシャル成長で
はこのように分離成長させることは容易に行うことがで
きる。
明する。第２図(a)，(b)，(c)，(d)は本発明の半導体レ
ーザの製造工程を示す図であり、図(a)に示すようにＰ
形のＧaＡs基板上に第１の半導体層３０となる厚さ１μ
ｍのＰ形Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層を有機金属分解法（以下Ｍ
ＯＣＶＤ法を略す）により成長し、図(b)に示すように
ＳiＯ2のストライプマスク２００を形成した後ＭＯＣＶ
Ｄ炉反応管内部で気相エッチングし、その後第２の半導
体層２０となるｎ型ＧaＡs層を成長し図(c)の形状を作
製する。次にＳiＯ2２００を除去し、エッチング処理を
した後液相エピタキシャル成長により第１のクラッド層
３となるＰ形のＡl0.3Ｇa0.7Ａs層を0.2μｍ、活性層４
となるノンドープのＧaＡs層0.1μｍ、第２のクラッド
層５となるｎ形のＡl0.3Ｇa0.7Ａs 層を２μｍ成長し図
(d)の本発明の半導体レーザ構造を作製した。実際には
さらにその上にＧaＡsをキャップ層を成長するが図には
示してない。メサ１００の上部の活性層４と下部の活性
層４とは分離されているが、液相エピタキシャル成長で
はこのように分離成長させることは容易に行うことがで
きる。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明においては活性層は２重の導
波路機構を有しているので高出力でかつ単一横モードの
発振を容易に得ることができる。また、第２の半導体層
は半導体基板と導電性が異なるためメサの中央部以外に
はＰ−n−Ｐ−n構造が形成され、従って活性層の発光領
域のみに、かつ横基本モードに最も大きな利得を与える
第１図に示したＷ２の幅で注入が行なわれる。このこと
も導波路機構と相まって単一横モード発振させるのに好
都合である。
波路機構を有しているので高出力でかつ単一横モードの
発振を容易に得ることができる。また、第２の半導体層
は半導体基板と導電性が異なるためメサの中央部以外に
はＰ−n−Ｐ−n構造が形成され、従って活性層の発光領
域のみに、かつ横基本モードに最も大きな利得を与える
第１図に示したＷ２の幅で注入が行なわれる。このこと
も導波路機構と相まって単一横モード発振させるのに好
都合である。
第１図は、本発明の埋め込み型半導体レーザの一実施例
の断面図、第２図(a)，(b)，(c)，(d)は本発明の半導体
レーザの製造工程図である。 図中、１……半導体基板、３，５……クラッド層、４…
…活性層、２０……第２の半導体層、30……第１の半導
体層、２００……ＳiＯ2ストライプである。
の断面図、第２図(a)，(b)，(c)，(d)は本発明の半導体
レーザの製造工程図である。 図中、１……半導体基板、３，５……クラッド層、４…
…活性層、２０……第２の半導体層、30……第１の半導
体層、２００……ＳiＯ2ストライプである。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に活性層より禁制帯幅が大き
い第１の半導体層を活性層と禁制帯幅が同じかあるいは
それより小さな第２の半導体層により側面からはさみ込
んだ構造を有するメサを設け、このメサの上部とメサ下
部でとぎれた活性層を有するダブルヘテロ構造を前記メ
サを含む基板上に設けたことを特徴とする埋め込み型半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23453784A JPH0632338B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23453784A JPH0632338B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61112394A JPS61112394A (ja) | 1986-05-30 |
| JPH0632338B2 true JPH0632338B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=16972577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23453784A Expired - Lifetime JPH0632338B2 (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632338B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04120788A (ja) * | 1990-09-11 | 1992-04-21 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23453784A patent/JPH0632338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61112394A (ja) | 1986-05-30 |
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