JPH0656909B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0656909B2 JPH0656909B2 JP63334124A JP33412488A JPH0656909B2 JP H0656909 B2 JPH0656909 B2 JP H0656909B2 JP 63334124 A JP63334124 A JP 63334124A JP 33412488 A JP33412488 A JP 33412488A JP H0656909 B2 JPH0656909 B2 JP H0656909B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は低雑音特性を有する半導体レーザ素子に関す
る。
る。
（従来の技術） ビデオディスクプレーヤ等の分野で使用される半導体レ
ーザには，極めて低雑音であることが要求される。この
ような低雑音特性の要求に対して，自励発振現象を利用
した半導体レーザ素子がしばしば用いられる。自励発振
現象を利用すれば，発振スペクトルがマルチ縦モード化
する。さらに各縦モードのスペクトル幅が広くなり，低
雑音特性が得られる。このような自励発振半導体レーザ
素子に関する提案がいくつかなされている（例えば，林
他，信学技報ＭＷ８４−２４，Ｐ．６５（１９８４），
構造が若干異るものとして，鈴木他，信学技報ＯＱＥ８
４−５７，Ｐ．３９（１９８４））。
ーザには，極めて低雑音であることが要求される。この
ような低雑音特性の要求に対して，自励発振現象を利用
した半導体レーザ素子がしばしば用いられる。自励発振
現象を利用すれば，発振スペクトルがマルチ縦モード化
する。さらに各縦モードのスペクトル幅が広くなり，低
雑音特性が得られる。このような自励発振半導体レーザ
素子に関する提案がいくつかなされている（例えば，林
他，信学技報ＭＷ８４−２４，Ｐ．６５（１９８４），
構造が若干異るものとして，鈴木他，信学技報ＯＱＥ８
４−５７，Ｐ．３９（１９８４））。
第６図に従来の自励発振半導体レーザ素子の一例を示
す。この半導体レーザ素子はＶＳＩＳ（Ｖ−channeled
Substrate Inner Stripe）構造を有する。ｐ−ＧａＡｓ
基板４１上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層４２が形成され，
その表面から基板４１に達するＶ字溝５０が形成されて
いる。その上方にｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４３，Ａ
ｌＧａＡｓ活性層４４，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４
５，ｎ−ＧａＡｓキャップ層４６がエピタシャル成長に
よって形成され，更にｎ側電極４７，ｐ側電極４８が設
けられている。自励発振現象は電流狭窄のためのＶ字溝
５０の両外側のクラッド層４３の層厚ｄを大きくして屈
折率導波機構を弱め，発光スポットを大きくすることに
よって起こされる。しかしこのような半導体レーザ素子
では光の分布幅が大きくなること，及びこれによって電
流阻止層４２による光の吸収が大きくなるため，発振閾
値電流が大きくなってしまうという欠点がある。第６図
の半導体レーザ素子の発振閾値電流は約50ｍＡである。
また，この半導体レーザでは屈折率導波機構が弱いた
め，非点融差が大きくなるという欠点がある。
す。この半導体レーザ素子はＶＳＩＳ（Ｖ−channeled
Substrate Inner Stripe）構造を有する。ｐ−ＧａＡｓ
基板４１上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層４２が形成され，
その表面から基板４１に達するＶ字溝５０が形成されて
いる。その上方にｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４３，Ａ
ｌＧａＡｓ活性層４４，ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４
５，ｎ−ＧａＡｓキャップ層４６がエピタシャル成長に
よって形成され，更にｎ側電極４７，ｐ側電極４８が設
けられている。自励発振現象は電流狭窄のためのＶ字溝
５０の両外側のクラッド層４３の層厚ｄを大きくして屈
折率導波機構を弱め，発光スポットを大きくすることに
よって起こされる。しかしこのような半導体レーザ素子
では光の分布幅が大きくなること，及びこれによって電
流阻止層４２による光の吸収が大きくなるため，発振閾
値電流が大きくなってしまうという欠点がある。第６図
の半導体レーザ素子の発振閾値電流は約50ｍＡである。
また，この半導体レーザでは屈折率導波機構が弱いた
め，非点融差が大きくなるという欠点がある。
（発明が解決しようとする課題） 発振閾値電流を低減するために，活性層を量子井戸構造
にすることが考えられる。量子井戸構造は通常ＭＢＥ
（Molecular Beam Epitaxy）法又はＭＯＣＶＤ法（Meta
lorganic Chemical Vapor Deposition）法によって形成
される。ところが第６図の半導体レーザ素子は，液相成
長法によって形成され，この液相成長法の特性を用い
て，Ｖ字溝５０上に平坦な活性層を形成している。しか
し，この液相成長法は成長層厚の制御性が悪く，100Å
程度の薄い量子井戸構造を形成することは困難である。
またＭＢＥ法やＭＯＣＶ法を用いてもＶ字溝上では，こ
の溝の形をほぼ保って成長するため，平坦な（量子井
戸）活性層を得ることは出来ない。
にすることが考えられる。量子井戸構造は通常ＭＢＥ
（Molecular Beam Epitaxy）法又はＭＯＣＶＤ法（Meta
lorganic Chemical Vapor Deposition）法によって形成
される。ところが第６図の半導体レーザ素子は，液相成
長法によって形成され，この液相成長法の特性を用い
て，Ｖ字溝５０上に平坦な活性層を形成している。しか
し，この液相成長法は成長層厚の制御性が悪く，100Å
程度の薄い量子井戸構造を形成することは困難である。
またＭＢＥ法やＭＯＣＶ法を用いてもＶ字溝上では，こ
の溝の形をほぼ保って成長するため，平坦な（量子井
戸）活性層を得ることは出来ない。
この問題点を回避するため，量子井戸構造を形成した後
に電流狭窄構造を形成することが考えられる。第５図は
その一例を示す図でる。ｎ−ＧａＡｓ基板２１上にＭＢ
Ｅ法によりｎ−ＧａＡｓバッファ層２２，ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２３，ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイ
ド層２４，ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層２５，ＡｌＧａ
Ａｓ傾斜屈折率型光ガイド層２６，ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層２７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層２８を連続的に
形成する。傾斜屈折率型光ガイド層２４及び２６のＡｌ
混晶比は活性層に遠い方から近い方へ向って徐々に小さ
くなっている。次にフォトリソグラフィと反応性イオン
エッチングを用いてストライプ状のリッジ部３２（幅Ｗ
３＝３μｍを形成し，ＳｉＮｘ絶縁膜２９を形成する。
その後に，ｐ側電極３０及びｎ側電極３１を設ける。
に電流狭窄構造を形成することが考えられる。第５図は
その一例を示す図でる。ｎ−ＧａＡｓ基板２１上にＭＢ
Ｅ法によりｎ−ＧａＡｓバッファ層２２，ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２３，ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイ
ド層２４，ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層２５，ＡｌＧａ
Ａｓ傾斜屈折率型光ガイド層２６，ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層２７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層２８を連続的に
形成する。傾斜屈折率型光ガイド層２４及び２６のＡｌ
混晶比は活性層に遠い方から近い方へ向って徐々に小さ
くなっている。次にフォトリソグラフィと反応性イオン
エッチングを用いてストライプ状のリッジ部３２（幅Ｗ
３＝３μｍを形成し，ＳｉＮｘ絶縁膜２９を形成する。
その後に，ｐ側電極３０及びｎ側電極３１を設ける。
この半導体レーザ素子でもリッジ部３２の外側に於け
る，ｐ−クラッド層２７の層厚ｄが大きいので，リッジ
部３２の存在する領域とその両外側のリッジ部の存在し
ない領域との間の等価屈折率差が小さい。そのため，自
励発振による低雑音特性が得られる。そして活性層が量
子井戸構造を有するし，電流阻止層が存在しないため，
レーザ光の吸収が小さく発振閾値電流の低減が可能であ
る。しかし，この半導体レーザ素子では第６図の半導体
レーザ素子と同様に屈折率導波機構が弱いため，レーザ
光の特性は依然として利得導波機構によるレーザ光の特
性に近い。そのため非点融差が非常に大きく，30μｍ以
上となっている。
る，ｐ−クラッド層２７の層厚ｄが大きいので，リッジ
部３２の存在する領域とその両外側のリッジ部の存在し
ない領域との間の等価屈折率差が小さい。そのため，自
励発振による低雑音特性が得られる。そして活性層が量
子井戸構造を有するし，電流阻止層が存在しないため，
レーザ光の吸収が小さく発振閾値電流の低減が可能であ
る。しかし，この半導体レーザ素子では第６図の半導体
レーザ素子と同様に屈折率導波機構が弱いため，レーザ
光の特性は依然として利得導波機構によるレーザ光の特
性に近い。そのため非点融差が非常に大きく，30μｍ以
上となっている。
非点隔差を小さくするために第４図に示すような半導体
レーザ素子が考えられる。第４図(a)はその平面図であ
る。この半導体レーザ素子は第５図に示す半導体レーザ
素子と同様の積層構造を有しているが，一方の出射端面
領域３３でのクラッド層２７の層厚は自励発振領域３４
のそれよりも薄くなっている。第４図(b)，(d)はそれぞ
れ第４図(a)に示す自励発振領域３４及び出射端面領域
３３におけるＢ′−Ｂ′線及びＤ′−Ｄ′線に沿った断
面図である。このような構造により，自励発振領域３４
では第５図の半導体レーザ素子と同様に屈折率導波機構
が弱くなって自励発振が起こる。一方，出射端面領域３
３ではリッジ部３２の存在する領域とそれ以外の領域と
の間の等価屈折率差が大きいので屈折率導波機構が強く
なる。そのため非点隔差を小さくすることができる。
レーザ素子が考えられる。第４図(a)はその平面図であ
る。この半導体レーザ素子は第５図に示す半導体レーザ
素子と同様の積層構造を有しているが，一方の出射端面
領域３３でのクラッド層２７の層厚は自励発振領域３４
のそれよりも薄くなっている。第４図(b)，(d)はそれぞ
れ第４図(a)に示す自励発振領域３４及び出射端面領域
３３におけるＢ′−Ｂ′線及びＤ′−Ｄ′線に沿った断
面図である。このような構造により，自励発振領域３４
では第５図の半導体レーザ素子と同様に屈折率導波機構
が弱くなって自励発振が起こる。一方，出射端面領域３
３ではリッジ部３２の存在する領域とそれ以外の領域と
の間の等価屈折率差が大きいので屈折率導波機構が強く
なる。そのため非点隔差を小さくすることができる。
ところがこのような構造によって非点隔差を小さくする
ことができても他の問題が生じる。自励発振領域３４で
はクラッド層２７の層厚が大きいため，第４図(c)に示
すように光の分布の広がりは大きくなり，５〜６μｍと
なる。一方，出射端面領域３３ではクラッド層２７の層
厚が小さいため第４図(e)に示すように光の分布の広が
りは小さくなり，２．５〜３μｍとなる。このように２
つの領域で導波される光のモードが異なるため，このモ
ード差に起因するロスが２つの領域の界面で生じる。こ
のロスにより発振閾値電流が増加することになる。第４
図の半導体レーザ素子の発振閾値電流は，第５図のそれ
に比べ10〜20ｍＡ増加している。発振閾値電流の増加
は，活性層がＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded Index Separat
e Confinement Heterostructrue ）構造やＳＣＨ構造を
伴なう量子井戸構造を有する場合に大きくなる。
ことができても他の問題が生じる。自励発振領域３４で
はクラッド層２７の層厚が大きいため，第４図(c)に示
すように光の分布の広がりは大きくなり，５〜６μｍと
なる。一方，出射端面領域３３ではクラッド層２７の層
厚が小さいため第４図(e)に示すように光の分布の広が
りは小さくなり，２．５〜３μｍとなる。このように２
つの領域で導波される光のモードが異なるため，このモ
ード差に起因するロスが２つの領域の界面で生じる。こ
のロスにより発振閾値電流が増加することになる。第４
図の半導体レーザ素子の発振閾値電流は，第５図のそれ
に比べ10〜20ｍＡ増加している。発振閾値電流の増加
は，活性層がＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded Index Separat
e Confinement Heterostructrue ）構造やＳＣＨ構造を
伴なう量子井戸構造を有する場合に大きくなる。
以上のような問題点に鑑み，本発明の目的は発振閾値電
流が小さい自励発振半導体レーザ素子であって，発振閾
値電流を増加させることなく非点隔差を小さくした半導
体レーザ素子を提供することにある。
流が小さい自励発振半導体レーザ素子であって，発振閾
値電流を増加させることなく非点隔差を小さくした半導
体レーザ素子を提供することにある。
（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，量子井戸構造を有する活
性層と該活性層の上方の第１のクラッド層と該活性層の
下方の第２のクラッド層とを有する積層構造，及び該積
層構造の上方のストライプ状の電流注入路を備え，少な
くとも一方の端面近傍領域の該電流注入路の幅Ｗ２と，
該領域以外の領域の該電流注入路の幅Ｗ１とが １．５Ｗ1≦Ｗ2≦４Ｗ１ の関係を満たし，該端面近傍領域の該電流注入路以外の
領域での該活性層の該第１クラッド層側の界面から該第
１のクラッド層表面までの厚さｄ２と，該端面近傍領域
以外の領域の該電流注入路以外の領域での該活性層の該
第１のクラッド層側の界面から該第１のクラッド層表面
までの厚さｄ１とが ２０００Å≦ｄ1≦８０００Å， 1000Å≦ｄ2≦５０００Å，及び ｄ1＞ｄ２ の関係を満たており，そのことにより上記目的が達成さ
れる。
性層と該活性層の上方の第１のクラッド層と該活性層の
下方の第２のクラッド層とを有する積層構造，及び該積
層構造の上方のストライプ状の電流注入路を備え，少な
くとも一方の端面近傍領域の該電流注入路の幅Ｗ２と，
該領域以外の領域の該電流注入路の幅Ｗ１とが １．５Ｗ1≦Ｗ2≦４Ｗ１ の関係を満たし，該端面近傍領域の該電流注入路以外の
領域での該活性層の該第１クラッド層側の界面から該第
１のクラッド層表面までの厚さｄ２と，該端面近傍領域
以外の領域の該電流注入路以外の領域での該活性層の該
第１のクラッド層側の界面から該第１のクラッド層表面
までの厚さｄ１とが ２０００Å≦ｄ1≦８０００Å， 1000Å≦ｄ2≦５０００Å，及び ｄ1＞ｄ２ の関係を満たており，そのことにより上記目的が達成さ
れる。
また，前記電流注入路の幅Ｗ１を，0.5 μｍ≦Ｗ1≦４
μｍとすることもできる。
μｍとすることもできる。
（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ素子の一実施例を示す図
である。第１図(a)は本実施例の平面図である。第１図
(b)及び(d)はそれぞれ第１図(a)のＢ−Ｂ線及びＤ−Ｄ
線に沿った断面図である。ＭＢＥ法によりｎ−ＧａＡｓ
基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ約１μ
ｍ），ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３（厚さ１．２μ
ｍ），ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層４（厚さ
０．２μｍ），ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸活性層５（厚
さ７０Å），ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層６
（厚さ０．２μｍ），ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層７
（厚さ１．２μｍ），ｐ−ＧａＡｓキャップ層８（厚さ
０．６μｍ）を連続的に形成した。傾斜屈折率型光ガイ
ド層４及び６のＡｌ混晶比は活性層５に遠い方から近い
方へ向って徐々に小さくなっている。次にフォトリソグ
ラフィを用いて電流注入路として作用するリッジ部１２
ａ及び１２ｂを形成した。第１図に示す形状のリッジ部
１２ａ，１２ｂを形成するため，フォトレジストマスク
を，ピッチを２Ｌとし，長さ２Ｌ−２ｒで幅Ｗ１領域及
び長さ２ｒで幅Ｗ２の領域が交互になり，かつ１．５Ｗ
１≦Ｗ1≦４Ｗ1になるように形成した。本実施例では幅
Ｗ1を約２．５μｍ，幅Ｗ２を約６μｍとして作製し
た。次にリアクティブイオンビームエッチングにより，
リッジ部１２ａ及び１２ｂの両側の領域での光ガイド層
６及びｐ−クラッド層７の二層の残厚ｄ１が約４０００
Åとなるようにエッチングを行なった。そしてフォトレ
ジストマスクが形成されている長さ２Ｌ−２ｒで幅Ｗ１
の領域の両外側の領域にさらにフォトレジストを形成し
た。再びリアクティブイオンビームエッチングを行な
い，長さ２ｒで幅Ｗ２の領域の両外側の領域の光ガイド
層６及びｐ−クラッド層７の二層の残厚ｄ２が１０００
〜２０００Åとなるようにした。この後，フォトレジス
トマスクを除いてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ絶縁膜
９を形成した。再びフォトリソグラフィ等を用いてリッ
ジ部１２ａ及び１２ｂの上部平坦部に存在するＳｉＮｘ
絶縁膜を除去した。ウェハ全体の厚さが約１００μｍに
なるまで基板１を研磨し，ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を形成した。次に劈開法などにより，長さをＬとする
チップに分割た。分割は長さ２ｒの領域及び長さ２Ｌ−
２ｒの領域の中央で行なった。このようにして製造され
た半導体レーザ素子では，長さｒ，幅Ｗ２のリッジ部１
２ｂを有する領域が出射端面領域１４に，長さＬ−ｒ，
幅Ｗ１のリッジ部１２ａを有する領域が自励発振領域１
３に形成されている。
である。第１図(a)は本実施例の平面図である。第１図
(b)及び(d)はそれぞれ第１図(a)のＢ−Ｂ線及びＤ−Ｄ
線に沿った断面図である。ＭＢＥ法によりｎ−ＧａＡｓ
基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ約１μ
ｍ），ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３（厚さ１．２μ
ｍ），ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層４（厚さ
０．２μｍ），ＡｌＧａＡｓ単一量子井戸活性層５（厚
さ７０Å），ＡｌＧａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層６
（厚さ０．２μｍ），ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層７
（厚さ１．２μｍ），ｐ−ＧａＡｓキャップ層８（厚さ
０．６μｍ）を連続的に形成した。傾斜屈折率型光ガイ
ド層４及び６のＡｌ混晶比は活性層５に遠い方から近い
方へ向って徐々に小さくなっている。次にフォトリソグ
ラフィを用いて電流注入路として作用するリッジ部１２
ａ及び１２ｂを形成した。第１図に示す形状のリッジ部
１２ａ，１２ｂを形成するため，フォトレジストマスク
を，ピッチを２Ｌとし，長さ２Ｌ−２ｒで幅Ｗ１領域及
び長さ２ｒで幅Ｗ２の領域が交互になり，かつ１．５Ｗ
１≦Ｗ1≦４Ｗ1になるように形成した。本実施例では幅
Ｗ1を約２．５μｍ，幅Ｗ２を約６μｍとして作製し
た。次にリアクティブイオンビームエッチングにより，
リッジ部１２ａ及び１２ｂの両側の領域での光ガイド層
６及びｐ−クラッド層７の二層の残厚ｄ１が約４０００
Åとなるようにエッチングを行なった。そしてフォトレ
ジストマスクが形成されている長さ２Ｌ−２ｒで幅Ｗ１
の領域の両外側の領域にさらにフォトレジストを形成し
た。再びリアクティブイオンビームエッチングを行な
い，長さ２ｒで幅Ｗ２の領域の両外側の領域の光ガイド
層６及びｐ−クラッド層７の二層の残厚ｄ２が１０００
〜２０００Åとなるようにした。この後，フォトレジス
トマスクを除いてプラズマＣＶＤによりＳｉＮｘ絶縁膜
９を形成した。再びフォトリソグラフィ等を用いてリッ
ジ部１２ａ及び１２ｂの上部平坦部に存在するＳｉＮｘ
絶縁膜を除去した。ウェハ全体の厚さが約１００μｍに
なるまで基板１を研磨し，ｐ側電極１０及びｎ側電極１
１を形成した。次に劈開法などにより，長さをＬとする
チップに分割た。分割は長さ２ｒの領域及び長さ２Ｌ−
２ｒの領域の中央で行なった。このようにして製造され
た半導体レーザ素子では，長さｒ，幅Ｗ２のリッジ部１
２ｂを有する領域が出射端面領域１４に，長さＬ−ｒ，
幅Ｗ１のリッジ部１２ａを有する領域が自励発振領域１
３に形成されている。
第１図(b)に示す自励発振領域１３ではリッジ部１２ａ
外での活性層５のクラッド層７側の界面からクラッド層
７表面までの層厚ｄ1が大きいので，リッジ部１２ａの
存在する領域とその両外側のリッジ部１２ａの存在しな
い領域との間の等価屈折率の差が小さくなっている。そ
のため屈折率導波機構が弱くなって光の分布幅は広が
る。活性層５は量子井戸構造を有しており，また活性層
近傍には光を吸収する電流阻止層が存在しないので，こ
れらによる光の吸収による損失は殆どない。リッジ部１
２ａの幅Ｗ１は光の分布より小さくなるように設定され
ているので，第１図(c)に示すように活性層５での利得
の得られる幅よりも光の分布の方が大きくなる。このよ
うにして自励発振が起る。
外での活性層５のクラッド層７側の界面からクラッド層
７表面までの層厚ｄ1が大きいので，リッジ部１２ａの
存在する領域とその両外側のリッジ部１２ａの存在しな
い領域との間の等価屈折率の差が小さくなっている。そ
のため屈折率導波機構が弱くなって光の分布幅は広が
る。活性層５は量子井戸構造を有しており，また活性層
近傍には光を吸収する電流阻止層が存在しないので，こ
れらによる光の吸収による損失は殆どない。リッジ部１
２ａの幅Ｗ１は光の分布より小さくなるように設定され
ているので，第１図(c)に示すように活性層５での利得
の得られる幅よりも光の分布の方が大きくなる。このよ
うにして自励発振が起る。
第１図(d)に示す出射端面領域１４ではリッジ部１２ｂ
外での活性層５のクラッド層７側の界面からクラッド層
７表面までの層厚ｄ２が厚層ｄ１より小さいので，リッ
ジ部１２ｂの存在する領域とその両外側のリッジ部１２
ｂの存在しない領域との間の等価屈折率の差が大きくな
っている。等価屈折率が大きくなると屈折率導波機構が
強くなるので非点隔差を小さくすることができる。ま
た，リッジ部１２ｂの幅Ｗ２が大きく設定されると共
に，リッジ部のクラッド層７の厚さが適度に厚く設定さ
れているので，出射端面領域１４での光の分布は小さく
なることはなく，自励発振領域１３での光の分布とほぼ
等しい大きさとなる（第１図(e)）。このため自励発振
領域１３と出射端面領域１４とで光のモードの差に起因
するロスがほとんど無くなる。このようにして発振閾値
電流を低く保ったまま非点隔差を小さくすることができ
る。本実施例に於いては，発振閾値電流は１０〜１５ｍ
Ａ，非点隔差は３μｍ以下であった。
外での活性層５のクラッド層７側の界面からクラッド層
７表面までの層厚ｄ２が厚層ｄ１より小さいので，リッ
ジ部１２ｂの存在する領域とその両外側のリッジ部１２
ｂの存在しない領域との間の等価屈折率の差が大きくな
っている。等価屈折率が大きくなると屈折率導波機構が
強くなるので非点隔差を小さくすることができる。ま
た，リッジ部１２ｂの幅Ｗ２が大きく設定されると共
に，リッジ部のクラッド層７の厚さが適度に厚く設定さ
れているので，出射端面領域１４での光の分布は小さく
なることはなく，自励発振領域１３での光の分布とほぼ
等しい大きさとなる（第１図(e)）。このため自励発振
領域１３と出射端面領域１４とで光のモードの差に起因
するロスがほとんど無くなる。このようにして発振閾値
電流を低く保ったまま非点隔差を小さくすることができ
る。本実施例に於いては，発振閾値電流は１０〜１５ｍ
Ａ，非点隔差は３μｍ以下であった。
第２図は本発明の半導体レーザ素子の第２の実施例を示
す図である。第２図(a)，(b)はそれぞれ自励発振領域及
び出射端面領域に於ける断面図である。ＭＢＥ法により
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２，ｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層３，ＡｌＧａＡｓ多重量子井
戸活性層１５（井戸層…厚さ１００Å，層数５，バリア
層…厚さ３５Å，層数４），ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を連続的に形成した。
本実施例では，リッジ部１２ａ及び１２ｂの両側に２本
の溝１６を形成することによって，クラッド層７の層厚
の異なる部分を形成した。溝１６のさらに外側の部分は
除去されずに残されている。さらに，両方の端面領域で
第２図(b)に示す構造となるように２つの溝１６間の幅
を小さくし，深さを大きくした。次に，ＳｉＮｘ絶縁膜
９を形成した後，Ｐ側電極１０及びｎ側電極１１を形成
した。上述のように溝１６の外側の部分を残した形状に
することにより，基板１側とは逆の面をマウント面とす
ることが可能となる。このようにマウントすることによ
り放熱特性が良くなり，出力特性や信頼性が改善され
る。
す図である。第２図(a)，(b)はそれぞれ自励発振領域及
び出射端面領域に於ける断面図である。ＭＢＥ法により
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２，ｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層３，ＡｌＧａＡｓ多重量子井
戸活性層１５（井戸層…厚さ１００Å，層数５，バリア
層…厚さ３５Å，層数４），ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を連続的に形成した。
本実施例では，リッジ部１２ａ及び１２ｂの両側に２本
の溝１６を形成することによって，クラッド層７の層厚
の異なる部分を形成した。溝１６のさらに外側の部分は
除去されずに残されている。さらに，両方の端面領域で
第２図(b)に示す構造となるように２つの溝１６間の幅
を小さくし，深さを大きくした。次に，ＳｉＮｘ絶縁膜
９を形成した後，Ｐ側電極１０及びｎ側電極１１を形成
した。上述のように溝１６の外側の部分を残した形状に
することにより，基板１側とは逆の面をマウント面とす
ることが可能となる。このようにマウントすることによ
り放熱特性が良くなり，出力特性や信頼性が改善され
る。
第３図は本発明の半導体レーザ素子の第３の実施例の平
面図である。この実施例では自励発振領域１３及び出射
端面領域１４は第１図(b)及び(d)に示す構造と同じであ
る。これら２つの領域１３，１４の間には自励発振領域
１３の形状から出射端面領域１４の形状へ徐々に変化す
る中間領域１７が設けられている。中間領域１７の存在
により，自励発振領域１３と出射端面領域１４とに於け
る光のモードを滑らかにつなぐことができる。
面図である。この実施例では自励発振領域１３及び出射
端面領域１４は第１図(b)及び(d)に示す構造と同じであ
る。これら２つの領域１３，１４の間には自励発振領域
１３の形状から出射端面領域１４の形状へ徐々に変化す
る中間領域１７が設けられている。中間領域１７の存在
により，自励発振領域１３と出射端面領域１４とに於け
る光のモードを滑らかにつなぐことができる。
（発明の効果） 本発明の半導体レーザ素子は，このように，発振閾値電
流が小さく，自励発振による低雑音化が図られ，しかも
非点隔差が低減されているので，ビデオディスクプレー
ヤ等の光源として最適である。また本発明の半導体レー
ザ素子は層厚制御性に優れたＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法
によって製造することができるので，自励発振の生ずる
素子を高い歩留りで製造することができる。
流が小さく，自励発振による低雑音化が図られ，しかも
非点隔差が低減されているので，ビデオディスクプレー
ヤ等の光源として最適である。また本発明の半導体レー
ザ素子は層厚制御性に優れたＭＢＥ法又はＭＯＣＶＤ法
によって製造することができるので，自励発振の生ずる
素子を高い歩留りで製造することができる。
第１図(a)は本発明の半導体レーザ素子の第１の実施例
の平面図，第１図(b)及び(d)はそれぞれ第１図(a)のＢ
−Ｂ線及びＤ−Ｄ線に沿った断面図，第１図(c)及び(e)
はそれぞれ第１図(b)及び(d)における光の分布を表す
図，第２図(a)及び(b)は本発明の第２の実施例を示す
図，第３図は本発明の第３の実施例の平面図，第４図
(a)は従来のリッジ導波路型レーザ素子の改良例の平面
図，第４図(b)及び(d)はそれぞれ第４図(a)のＢ′−
Ｂ′線及びＤ′−Ｄ′線に沿った断面図，第４図(c)及
び(e)はそれぞれ第４図(b)及び(d)における光の分布を
表す図，第５図は従来のリッジ導波路型レーザ素子の他
の改良例の断面図，第６図は従来の自励発振半導体レー
ザ素子を表す図である。 １，２１，……ｎ−ＧａＡｓ基板，３，２３……ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層，４，６，２４，２６……ＡｌＧ
ａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層，５，２５……量子井戸
活性層，７，２７……ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層，１
２ａ，１２ｂ，……リッジ部，１３……自励発振領域，
１４……出射端面領域。
の平面図，第１図(b)及び(d)はそれぞれ第１図(a)のＢ
−Ｂ線及びＤ−Ｄ線に沿った断面図，第１図(c)及び(e)
はそれぞれ第１図(b)及び(d)における光の分布を表す
図，第２図(a)及び(b)は本発明の第２の実施例を示す
図，第３図は本発明の第３の実施例の平面図，第４図
(a)は従来のリッジ導波路型レーザ素子の改良例の平面
図，第４図(b)及び(d)はそれぞれ第４図(a)のＢ′−
Ｂ′線及びＤ′−Ｄ′線に沿った断面図，第４図(c)及
び(e)はそれぞれ第４図(b)及び(d)における光の分布を
表す図，第５図は従来のリッジ導波路型レーザ素子の他
の改良例の断面図，第６図は従来の自励発振半導体レー
ザ素子を表す図である。 １，２１，……ｎ−ＧａＡｓ基板，３，２３……ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層，４，６，２４，２６……ＡｌＧ
ａＡｓ傾斜屈折率型光ガイド層，５，２５……量子井戸
活性層，７，２７……ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層，１
２ａ，１２ｂ，……リッジ部，１３……自励発振領域，
１４……出射端面領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細田 昌宏 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 高橋 向星 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 早川 利郎 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 (56)参考文献 特開 昭60−66894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−66890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−23191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−87888（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】量子井戸構造を有する活性層と該活性層の
上方の第１のクラッド層と該活性層の下方の第２のクラ
ッド層とを有する積層構造，及び該積層構造の上方のス
トライプ状の電流注入路を備え， 少なくとも一方の端面近傍領域の該電流注入路の幅Ｗ２
と，該領域以外の領域の該電流注入路の幅Ｗ１とが 1.5 Ｗ1≦Ｗ2≦４Ｗ１ の関係を満たし， 該端面該近傍領域の該電流注入路以外の領域での該活性
層の該第１のクラッド層側の界面から該第１のクラッド
層表面までの厚さｄ２と，該端面該近傍領域以外の領域
の該電流注入路以外の領域での該活性層の該第１のクラ
ッド層側の界面から該第１のクラッド層表面までの厚さ
ｄ１とが ２０００Å≦ｄ1≦８０００Å， 1000Å≦ｄ2≦５０００Å，及び ｄ1＞ｄ２ の関係を満たす半導体レーザ素子。 - 【請求項２】前記電流注入路の幅Ｗ１が， 0.5 μｍ≦Ｗ1≦４μｍ である請求項１に記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334124A JPH0656909B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 半導体レーザ素子 |
| US07/456,673 US5022036A (en) | 1988-12-29 | 1989-12-27 | Semiconductor laser device |
| DE89313704T DE68910492T2 (de) | 1988-12-29 | 1989-12-29 | Halbleiterlaservorrichtung. |
| EP19890313704 EP0376753B1 (en) | 1988-12-29 | 1989-12-29 | A semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334124A JPH0656909B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02178986A JPH02178986A (ja) | 1990-07-11 |
| JPH0656909B2 true JPH0656909B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=18273790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63334124A Expired - Fee Related JPH0656909B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656909B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066894A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Sony Corp | 半導体レ−ザ− |
| JPS6066890A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-17 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6223191A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | リツジ型半導体レ−ザ装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63334124A patent/JPH0656909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02178986A (ja) | 1990-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |