JPH0638545B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0638545B2 JPH0638545B2 JP14958988A JP14958988A JPH0638545B2 JP H0638545 B2 JPH0638545 B2 JP H0638545B2 JP 14958988 A JP14958988 A JP 14958988A JP 14958988 A JP14958988 A JP 14958988A JP H0638545 B2 JPH0638545 B2 JP H0638545B2
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- semiconductor laser
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- 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
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
-
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/16—Semiconductor lasers with special structural design to influence the modes, e.g. specific multimode
- H01S2301/163—Single longitudinal mode
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- 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
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- 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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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Description
【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明は面発光型の半導体レーザに関する。
『従来の技術』 基板面に対して垂直な方向に光を発する半導体レーザと
して、特開昭62-40790号公報に記載れた先行技術１、お
よび、昭和62年度秋期応用物理学会（19p-ZR-2、小倉ほ
か）にて発表された先行技術２が公知である。
して、特開昭62-40790号公報に記載れた先行技術１、お
よび、昭和62年度秋期応用物理学会（19p-ZR-2、小倉ほ
か）にて発表された先行技術２が公知である。
先行技術１では、第４図に略示するごとく、基板（結
晶）１の一部に段２が設けられ、その段２の側面に、ｎ
型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５などによ
るヘテロ構造が形成されている。
晶）１の一部に段２が設けられ、その段２の側面に、ｎ
型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５などによ
るヘテロ構造が形成されている。
先行技術２では、第５図に略示するごとく、基板（結
晶）６上におけるｐ層７、ｎ層８の接合部間に、バンド
ギャップの広い結晶とバンドギャップの狭い結晶とが、
厚さ1/4λ（波長）にて交互積層された、かつ、これら
結晶に不純物が拡散されたp-n接合による共振器９が形
成されている。
晶）６上におけるｐ層７、ｎ層８の接合部間に、バンド
ギャップの広い結晶とバンドギャップの狭い結晶とが、
厚さ1/4λ（波長）にて交互積層された、かつ、これら
結晶に不純物が拡散されたp-n接合による共振器９が形
成されている。
かかる先行技術２の場合、共振器９の上部幅W1と下部幅
W2とがW1＜W2となっている。
W2とがW1＜W2となっている。
『発明が解決しようとする課題』 上述した先行技術１の場合、活性層４の膜厚制御が容易
であるが、段２のコーナ部近傍（第４図点線部分）にお
いて、結晶の劣化が生じやすく、しかも、当該コーナ部
近傍において光の散乱が生じるので、閾値電流が高くな
る。
であるが、段２のコーナ部近傍（第４図点線部分）にお
いて、結晶の劣化が生じやすく、しかも、当該コーナ部
近傍において光の散乱が生じるので、閾値電流が高くな
る。
その上、先行技術１は、短キャビティのため共振器のＱ
値が下がり、発振スペクトル幅に広がりが生じる。
値が下がり、発振スペクトル幅に広がりが生じる。
上述した先行技術２の場合、高純度スペクトルが得られ
るが、既述の拡散により光導波路（光を閉じこめる層）
を形成する共振器において、光導波路の厚さを均一にす
るのがむずかしく、その共振器９がW1＜W2となっている
ので、閾値電流密度が大きくなる。
るが、既述の拡散により光導波路（光を閉じこめる層）
を形成する共振器において、光導波路の厚さを均一にす
るのがむずかしく、その共振器９がW1＜W2となっている
ので、閾値電流密度が大きくなる。
他にも、先行技術２では、製作プロセスが複雑であり、
上記拡散により光導波路としての屈折率差をつけるの
で、InP系半導体レーザへの応用がむずかしい。
上記拡散により光導波路としての屈折率差をつけるの
で、InP系半導体レーザへの応用がむずかしい。
本発明は上述した課題に鑑み、閾値電流密度の低減化、
製作プロセスの簡易化、スペクトル純度の向上、ならび
に、InP系半導体レーザへの応用などがはかれる半導体
レーザを提供しようとするものである。
製作プロセスの簡易化、スペクトル純度の向上、ならび
に、InP系半導体レーザへの応用などがはかれる半導体
レーザを提供しようとするものである。
『課題を解決するための手段』 本発明に係る半導体レーザは、所期の目的を達成するた
め、基板上に、分布帰還用の半導体多層膜が設けられて
おり、その基板上面と半導体多層膜側面とによる段の側
面に、活性層を含むヘテロ構造が形成されていることを
特徴とする。
め、基板上に、分布帰還用の半導体多層膜が設けられて
おり、その基板上面と半導体多層膜側面とによる段の側
面に、活性層を含むヘテロ構造が形成されていることを
特徴とする。
本発明に係る半導体レーザは、上記の構成において、半
導体多層膜の膜厚方向の中央付近に、レーザ光の媒質内
波長に対して1/4波長となる位相シフト膜が形成されて
いることをも特徴とする。
導体多層膜の膜厚方向の中央付近に、レーザ光の媒質内
波長に対して1/4波長となる位相シフト膜が形成されて
いることをも特徴とする。
さらに、本発明に係る半導体レーザは、上記の構成にお
いて、基板上に、下位の半導体多層膜、上位の半導体多
層膜が、層間距離をおいて相対形成されていることをも
特徴とする。
いて、基板上に、下位の半導体多層膜、上位の半導体多
層膜が、層間距離をおいて相対形成されていることをも
特徴とする。
『実施例』 はじめ、本発明に係る半導体レーザの一実施例を第１図
により説明する。
により説明する。
第１図において、InP系の結晶からなる基板11には、分
布帰還を生じさせるための半導体多層膜12が形成されて
いる。
布帰還を生じさせるための半導体多層膜12が形成されて
いる。
かかる半導体多層膜12は、ｎ型InP系の結晶からなる低
屈折率膜13と、ｎ型GaInAsP系の結晶からなる高屈折率
膜14とを一対として、その対をなす両膜13、14が、λ／
４の厚さで多層に形成されたものである。
屈折率膜13と、ｎ型GaInAsP系の結晶からなる高屈折率
膜14とを一対として、その対をなす両膜13、14が、λ／
４の厚さで多層に形成されたものである。
上記基板11上には、その基板上面（水平面）の一部と、
半導体多層膜12の一側面（垂直面）とによる段16があ
り、当該基板11には、段16を主体にして、活性層を含む
ヘテロ構造などが以下のようにして設けられている。
半導体多層膜12の一側面（垂直面）とによる段16があ
り、当該基板11には、段16を主体にして、活性層を含む
ヘテロ構造などが以下のようにして設けられている。
すなわち、段16の側面から基板11の上面にわたり、InP
系の結晶からなるｎ型のクラッド層17、GaInAsP系の結
晶からなる活性層18、InP系の結晶からなるｐ型のクラ
ッド層19が順次形成され、かつ、これら各層17、18、19に
よる二重ヘテロ構造の上面側に、出射面20が形成されて
いる。
系の結晶からなるｎ型のクラッド層17、GaInAsP系の結
晶からなる活性層18、InP系の結晶からなるｐ型のクラ
ッド層19が順次形成され、かつ、これら各層17、18、19に
よる二重ヘテロ構造の上面側に、出射面20が形成されて
いる。
さらに、半導体多層膜12の他側面（垂直面）には、ｎ型
の電極21が付設されており、ｐ型クラッド層19の外側面
には、ｐ型の電極22が付設されている。
の電極21が付設されており、ｐ型クラッド層19の外側面
には、ｐ型の電極22が付設されている。
なお、第１図の実施例におけるｎ型電極21は、半導体多
層膜12の他側面に代え、基板11の下面に設けられてもよ
い。
層膜12の他側面に代え、基板11の下面に設けられてもよ
い。
第１図に例示した半導体レーザを製造するときは、はじ
め、MOCVD法を介してInP基板11上に半導体多層膜12を成
長させた後、イオンビームエッチング手段により半導体
多層膜12を一部除去して段16を形成し、つぎに、MOCVD
法を介して段16にｎ型クラッド層17、活性層18、ｐ型ク
ラッド層19を順次成長させ、その後、イオンビームエッ
チング手段により二重ヘテロ構造の上面に出射面21を形
成し、以下、半導体多層膜12の他側面にｎ型電極21を、
ｐ型クラッド層19の外側面にｐ型電極22をそれぞれ付設
する。
め、MOCVD法を介してInP基板11上に半導体多層膜12を成
長させた後、イオンビームエッチング手段により半導体
多層膜12を一部除去して段16を形成し、つぎに、MOCVD
法を介して段16にｎ型クラッド層17、活性層18、ｐ型ク
ラッド層19を順次成長させ、その後、イオンビームエッ
チング手段により二重ヘテロ構造の上面に出射面21を形
成し、以下、半導体多層膜12の他側面にｎ型電極21を、
ｐ型クラッド層19の外側面にｐ型電極22をそれぞれ付設
する。
第１図の半導体レーザにおいては、ｎ型、ｐ型の両電極
21、22を介して、ｐ型クラッド層19→活性層18→ｎ型ク
ラッド層17のように、基板面と平行する方向に電流を流
す。
21、22を介して、ｐ型クラッド層19→活性層18→ｎ型ク
ラッド層17のように、基板面と平行する方向に電流を流
す。
このようにすると、段16の側面にある活性層18が発光
し、その発光状態が二重ヘテロ構造により反射かつ増幅
され、かかるレーザ作用により励起された光が出射面21
から基板面と直交する方向に誘導放出される。
し、その発光状態が二重ヘテロ構造により反射かつ増幅
され、かかるレーザ作用により励起された光が出射面21
から基板面と直交する方向に誘導放出される。
かかる半導体レーザの場合、分布帰還用とした半導体多
層膜12の側面に、活性層18を含む二重ヘテロ構造が形成
されているから、分布帰還型レーザとなり、したがっ
て、段16のコーナ部付近における光散乱等に起因した特
性劣化、ひいては、発振スペクトルの広がりを抑制し
て、閾値電流密度を低減することができる。
層膜12の側面に、活性層18を含む二重ヘテロ構造が形成
されているから、分布帰還型レーザとなり、したがっ
て、段16のコーナ部付近における光散乱等に起因した特
性劣化、ひいては、発振スペクトルの広がりを抑制し
て、閾値電流密度を低減することができる。
しかも、光導波路を半導体の二重ヘテロ構造により形成
しているので、均一な光導波路が容易に得られ、InP系
半導体レーザへの応用も可能となる。
しているので、均一な光導波路が容易に得られ、InP系
半導体レーザへの応用も可能となる。
つぎに、本発明に係る半導体レーザの他実施例を第２
図、第３図により説明する。
図、第３図により説明する。
第２図の半導体レーザにおいては、半導体多層膜12が、
その膜厚方向の中央付近に、レーザ光の媒質内波長に対
して1/4波長となる位相シフト膜15を有している。
その膜厚方向の中央付近に、レーザ光の媒質内波長に対
して1/4波長となる位相シフト膜15を有している。
その他に関して、第２図の半導体レーザは前記第１図の
ものと同じである。
ものと同じである。
第２図に例示した半導体レーザの場合、半導体多層膜12
が上記1/4波長位相シフト膜15を有するので、その半導
体多層膜12の周期と屈折率とで決まるブラッグ波長にて
レーザ光を発振させることができる。
が上記1/4波長位相シフト膜15を有するので、その半導
体多層膜12の周期と屈折率とで決まるブラッグ波長にて
レーザ光を発振させることができる。
すなわち、第２図の半導体レーザは、1/4波長位相シフ
ト分布帰還レーザとなる。
ト分布帰還レーザとなる。
第３図の半導体レーザでは、基板11上において、前記半
導体多層膜12と同様の構成からなる下位の半導体多層膜
12A、上位の半導体多層膜12Bが、層間距離をおいて相対
形成されている。
導体多層膜12と同様の構成からなる下位の半導体多層膜
12A、上位の半導体多層膜12Bが、層間距離をおいて相対
形成されている。
その他に関して、第３図の半導体レーザは前記第１図の
ものと同じである。
ものと同じである。
第３図に例示した半導体レーザの場合、下位の半導体多
層膜12A、上位の半導体多層膜12Bが、それぞれ下部反射
器、上部反射器として機能するので、垂直発振型の分布
ブラッグ反射器レーザとなる。
層膜12A、上位の半導体多層膜12Bが、それぞれ下部反射
器、上部反射器として機能するので、垂直発振型の分布
ブラッグ反射器レーザとなる。
上述した本発明の技術は、GaAs系半導体材料、半絶縁性
基板など、これら半導体材料に関する技術分野にも応用
できる。
基板など、これら半導体材料に関する技術分野にも応用
できる。
なお、半絶縁性基板の場合、半導体多層膜12の他側面に
ｎ型の電極21が付設される。
ｎ型の電極21が付設される。
『発明の効果』 以上説明した通り、本発明に係る半導体レーザは、基板
上に、分布帰還用の半導体多層膜が設けられており、そ
の基板上面と半導体多層膜側面とによる段の側面に、活
性層を含むヘテロ構造が形成されているから、閾値電流
密度の低減化、製作プロセスの簡易化、スペクトル純度
の向上、InP系レーザへの応用が実現できる。
上に、分布帰還用の半導体多層膜が設けられており、そ
の基板上面と半導体多層膜側面とによる段の側面に、活
性層を含むヘテロ構造が形成されているから、閾値電流
密度の低減化、製作プロセスの簡易化、スペクトル純度
の向上、InP系レーザへの応用が実現できる。
第１図、第２図、第３図は本発明に係る半導体レーザの
各種実施例を示した断面図、第４図、第５図は公知の半
導体レーザを示した要部説明図である。 11……基板 12……半導体多層膜 12A……半導体多層膜 12B……半導体多層膜 13……低屈折率膜 14……高屈折率膜 15……1/4波長位相シフト膜 16……段 17……ｎ型のクラッド層 18……活性層 19……ｐ型のクラッド層 21……ｎ型の電極 22……ｐ型の電極
各種実施例を示した断面図、第４図、第５図は公知の半
導体レーザを示した要部説明図である。 11……基板 12……半導体多層膜 12A……半導体多層膜 12B……半導体多層膜 13……低屈折率膜 14……高屈折率膜 15……1/4波長位相シフト膜 16……段 17……ｎ型のクラッド層 18……活性層 19……ｐ型のクラッド層 21……ｎ型の電極 22……ｐ型の電極
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に、分布帰還用の半導体多層膜が設
けられており、その基板上面と半導体多層膜側面とによ
る段の側面に、活性層を含むヘテロ構造が形成されてい
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】半導体多層膜の膜厚方向の中央付近に、レ
ーザ光の媒質内波長に対して1/4波長となる位相シフト
膜が形成されている請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】基板上に、下位の半導体多層膜、上位の半
導体多層膜が、層間距離をおいて相対形成されている請
求項１に記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14958988A JPH0638545B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14958988A JPH0638545B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316987A JPH01316987A (ja) | 1989-12-21 |
| JPH0638545B2 true JPH0638545B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=15478508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14958988A Expired - Fee Related JPH0638545B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638545B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02237192A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 面発光レーザ及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP14958988A patent/JPH0638545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01316987A (ja) | 1989-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |