JPH0682884B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0682884B2 JPH0682884B2 JP59058136A JP5813684A JPH0682884B2 JP H0682884 B2 JPH0682884 B2 JP H0682884B2 JP 59058136 A JP59058136 A JP 59058136A JP 5813684 A JP5813684 A JP 5813684A JP H0682884 B2 JPH0682884 B2 JP H0682884B2
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- semiconductor laser
- layer
- semiconductor
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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
- H01S5/20—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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
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- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は内部電流狭窄型半導体レーザに関する。
近年デジタル・オーデイオ・デイスク（以下DADと略
す）及びビデオデイスク（以下VDと略す）技術などの光
情報処理システムにおいて半導体レーザが多く用いられ
ている。DADではデジタル信号処理であるためレーザ雑
音に対する許容レベルが高くあまり問題とならないが、
VDではアナログ信号処理であり、レーザ雑音が画質に影
響するため雑音レベルに対して厳しい要求がなされる。
す）及びビデオデイスク（以下VDと略す）技術などの光
情報処理システムにおいて半導体レーザが多く用いられ
ている。DADではデジタル信号処理であるためレーザ雑
音に対する許容レベルが高くあまり問題とならないが、
VDではアナログ信号処理であり、レーザ雑音が画質に影
響するため雑音レベルに対して厳しい要求がなされる。
半導体レーザの雑音の中でも特に問題となるのは、レー
ザ素子の温度変化にともない発振スペクトルが変化する
際に生ずるいわゆるモードホツピング雑音と、デイスク
からのもどり光により光出力が変動するいわゆる反射雑
音である。モードホツピング雑音を抑えるには、いわゆ
る縦モードをマルチ化する方法が考えられ、また反射雑
音を抑えるには発振スペクトル線幅を広げることによ
り、レーザ光のコヒーレント長を短くする方法が考えら
れる。コヒーレント長を短くすることと縦モードをマル
チ化することとは等価である。
ザ素子の温度変化にともない発振スペクトルが変化する
際に生ずるいわゆるモードホツピング雑音と、デイスク
からのもどり光により光出力が変動するいわゆる反射雑
音である。モードホツピング雑音を抑えるには、いわゆ
る縦モードをマルチ化する方法が考えられ、また反射雑
音を抑えるには発振スペクトル線幅を広げることによ
り、レーザ光のコヒーレント長を短くする方法が考えら
れる。コヒーレント長を短くすることと縦モードをマル
チ化することとは等価である。
縦モードがマルチの半導体レーザとしてつくりつけの屈
折率分布がないいわゆる利得ガイド型レーザが知られて
いる。第１図は利得ガイド型レーザの一例である。
（２）はGaAs基板，（４），（８）はAlGaAsクラツド
層，（６）はAlGaAs活性層，（10）はGaAsオーミツク
層，（12）はSiO2，（14）（16）は電極金属である。こ
の様な利得ガイド型レーザでは特定の光出力までは温度
変動及びもどり光に対して安定に動作することができる
が、いわゆる横モードが不安定であり、またレーザ光の
いわゆる非点較差が大きいためデイスク上に絞り込む場
合、かなり複雑な光学系を必要とし実用的でない。また
光出力とともに縦モードが変化し高出力では縦モードが
単一モードとなつてしまい、モードホツピング雑音及
び、もどり光雑音を発生する。
折率分布がないいわゆる利得ガイド型レーザが知られて
いる。第１図は利得ガイド型レーザの一例である。
（２）はGaAs基板，（４），（８）はAlGaAsクラツド
層，（６）はAlGaAs活性層，（10）はGaAsオーミツク
層，（12）はSiO2，（14）（16）は電極金属である。こ
の様な利得ガイド型レーザでは特定の光出力までは温度
変動及びもどり光に対して安定に動作することができる
が、いわゆる横モードが不安定であり、またレーザ光の
いわゆる非点較差が大きいためデイスク上に絞り込む場
合、かなり複雑な光学系を必要とし実用的でない。また
光出力とともに縦モードが変化し高出力では縦モードが
単一モードとなつてしまい、モードホツピング雑音及
び、もどり光雑音を発生する。
一方横モードが安定で非点較差が小さい半導体レーザと
しては屈折率ガイド型のいわゆるCSP型レーザが、特公
昭54-5273号公報で知られている。第２図にその構造を
示す。この構造では縦モードが単一モードでコヒーレン
ト長が長いためモードホツピング雑音及び反射雑音をお
さえることは不可能である。
しては屈折率ガイド型のいわゆるCSP型レーザが、特公
昭54-5273号公報で知られている。第２図にその構造を
示す。この構造では縦モードが単一モードでコヒーレン
ト長が長いためモードホツピング雑音及び反射雑音をお
さえることは不可能である。
さらに比較的利得ガイド性の強い屈折率ガイド型レーザ
としていわゆるVSIS型レーザが特開昭57-159084号公報
で知られている。このレーザの基本構造は第３図に示す
様にＰ−GaAs基板（18）上にＮ−GaAsから成る電流阻止
層（20）を形成した後、基板（18）まで達する溝（34）
を設け、この上に半導体レーザとなる多層を順次結晶成
長して成るものである。しかしこのレーザでは光出力1m
w程度までは縦マルチモードであるがそれ以上の光出力
では単一縦モードとなる。実際DAD及びVDなどに応用す
る場合実用的光出力は3mw以上であり、従つてやはりモ
ードホツピング雑音及び反射雑音を抑えることはできな
い。
としていわゆるVSIS型レーザが特開昭57-159084号公報
で知られている。このレーザの基本構造は第３図に示す
様にＰ−GaAs基板（18）上にＮ−GaAsから成る電流阻止
層（20）を形成した後、基板（18）まで達する溝（34）
を設け、この上に半導体レーザとなる多層を順次結晶成
長して成るものである。しかしこのレーザでは光出力1m
w程度までは縦マルチモードであるがそれ以上の光出力
では単一縦モードとなる。実際DAD及びVDなどに応用す
る場合実用的光出力は3mw以上であり、従つてやはりモ
ードホツピング雑音及び反射雑音を抑えることはできな
い。
本発明は高光出力まで、モードホツピング雑音及び反射
雑音が抑えられ、かつ横モードが安定で非点較差の小さ
い内部電流狭窄型半導体レーザを提供するものである。
雑音が抑えられ、かつ横モードが安定で非点較差の小さ
い内部電流狭窄型半導体レーザを提供するものである。
本願発明では、過剰少数キャリア注入する第２のストラ
イプ構造の幅をレーザ光を閉じ込める第１のストライプ
構造の幅Woよりも広くすることにより、活性層付近では
電流流線の幅は光導路の幅よりも狭くなる。この結果活
性層の光の励起の低い部分が吸収層となる。
イプ構造の幅をレーザ光を閉じ込める第１のストライプ
構造の幅Woよりも広くすることにより、活性層付近では
電流流線の幅は光導路の幅よりも狭くなる。この結果活
性層の光の励起の低い部分が吸収層となる。
本発明の概要を従来例と比較して説明する。第４図は従
来技術、第５図は本発明による半導体レーザをそれぞれ
示す。同図において（46）は電流流線の広がりであり、
（48）（52）はいわゆるゲイン分布を示し、（50）（5
4）は光広がり領域を示す光強度分布である。電流流線
の広がりとはいわゆるレーザ発振に寄与するゲインを与
える領域でありまた、光広がり領域とは活性層（42）で
発生した光が基板に吸収されることの少ない、いわゆる
損失の小さい領域を意味する。第４図に示すように従来
例のレーザではゲイン領域と光広がり領域がほぼ同じで
ある。この様なレーザは一般的に縦モードが単一モード
となりやすい。実験によれば光出力1mw以上では単一縦
モードとなる。
来技術、第５図は本発明による半導体レーザをそれぞれ
示す。同図において（46）は電流流線の広がりであり、
（48）（52）はいわゆるゲイン分布を示し、（50）（5
4）は光広がり領域を示す光強度分布である。電流流線
の広がりとはいわゆるレーザ発振に寄与するゲインを与
える領域でありまた、光広がり領域とは活性層（42）で
発生した光が基板に吸収されることの少ない、いわゆる
損失の小さい領域を意味する。第４図に示すように従来
例のレーザではゲイン領域と光広がり領域がほぼ同じで
ある。この様なレーザは一般的に縦モードが単一モード
となりやすい。実験によれば光出力1mw以上では単一縦
モードとなる。
一方、第５図に示す本発明による２段溝構造では、領域
Ｉは電流流線広がり領域でありゲインはほぼこの領域内
にある。また領域IIは活性層（42）が半導体層（38）か
ら遠いため光に対する損失はないが、ゲインが小さいた
めこの領域でのレーザ発振は生じない。この様な領域II
はいわゆる可飽和吸収体の機能をもつ。一般的に可飽和
吸収特性をもつ半導体レーザは自励発振を生じやすくそ
の結果、縦モードがマルチモードとなる。従つて２段溝
構造のレーザでは自励発振による縦マルチモードを得る
ことができる。実験によれば可飽和吸収体となる領域II
は大きい方が低い周波数での自励発振が生じ、高光出力
まで安定した縦マルチモードが得られる。よつて第１溝
（66）は広く、第２溝（64）はできるだけ狭い方が好ま
しい。しかし第１溝の幅が広すぎると、レーザ光の横モ
ードが不安定となるとともに非点較差も大きくなるた
め、第１溝幅３μｍから５μｍ程度が好ましい。また第
１溝の深さは領域IIでの光損失を小さくするため、しか
も第２溝出口から活性層までの間の電流広がりをできる
だけ小さく抑えるためにも0.2μｍから1.0μｍが好まし
い。第２溝の幅は上述の第１溝形状に対して２μｍ以下
が好ましい。
Ｉは電流流線広がり領域でありゲインはほぼこの領域内
にある。また領域IIは活性層（42）が半導体層（38）か
ら遠いため光に対する損失はないが、ゲインが小さいた
めこの領域でのレーザ発振は生じない。この様な領域II
はいわゆる可飽和吸収体の機能をもつ。一般的に可飽和
吸収特性をもつ半導体レーザは自励発振を生じやすくそ
の結果、縦モードがマルチモードとなる。従つて２段溝
構造のレーザでは自励発振による縦マルチモードを得る
ことができる。実験によれば可飽和吸収体となる領域II
は大きい方が低い周波数での自励発振が生じ、高光出力
まで安定した縦マルチモードが得られる。よつて第１溝
（66）は広く、第２溝（64）はできるだけ狭い方が好ま
しい。しかし第１溝の幅が広すぎると、レーザ光の横モ
ードが不安定となるとともに非点較差も大きくなるた
め、第１溝幅３μｍから５μｍ程度が好ましい。また第
１溝の深さは領域IIでの光損失を小さくするため、しか
も第２溝出口から活性層までの間の電流広がりをできる
だけ小さく抑えるためにも0.2μｍから1.0μｍが好まし
い。第２溝の幅は上述の第１溝形状に対して２μｍ以下
が好ましい。
本発明の２段溝形成には反応性イオンエツチング法が有
効である。第１溝（66）は半導体層（38）を活性層（4
2）から遠ざけるため溝側壁は垂直であることが好まし
い。また第２溝（64）はできる限り幅狭で、しかも電流
流線を広げないために溝側壁は垂直である方がより好ま
しい。通常のウエツトエツチング法では等方性エツチン
グであるため、溝側壁は垂直とならず50〜60°の傾斜を
もつ。またいわゆるサイドエツチングにより溝幅がエツ
チングマスクより広がり、２μｍ以下の溝幅を再現性良
く得ることが困難である。しかし反応性イオンエツチン
グ法では異方性エツチング、すなわち垂直エツチングが
可能であり制御性が高い。従つて本発明の半導体レーザ
の製造には最適な方法である。
効である。第１溝（66）は半導体層（38）を活性層（4
2）から遠ざけるため溝側壁は垂直であることが好まし
い。また第２溝（64）はできる限り幅狭で、しかも電流
流線を広げないために溝側壁は垂直である方がより好ま
しい。通常のウエツトエツチング法では等方性エツチン
グであるため、溝側壁は垂直とならず50〜60°の傾斜を
もつ。またいわゆるサイドエツチングにより溝幅がエツ
チングマスクより広がり、２μｍ以下の溝幅を再現性良
く得ることが困難である。しかし反応性イオンエツチン
グ法では異方性エツチング、すなわち垂直エツチングが
可能であり制御性が高い。従つて本発明の半導体レーザ
の製造には最適な方法である。
第６図から第９図に従つて本発明の２段溝構造半導体レ
ーザの作製方法を示す。第６図に示すように、（100）
Ｐ−GaAs基板（56）の一主面上にＮ−GaAs（58）をMO-C
VD法にて約0.7μｍ程度結晶成長させ、その上に高周波
スパツタ法にてSiO2（60）を0.25μｍ形成する。更にSi
O2（60）上に通常のフォトリソグラフイ工程にて第２溝
幅ｕに相当する幅約1.0μｍのストライプ状パターンの
フオトレジスト（62）を設ける。フオトレジスト厚は約
0.5μｍでAZ-1350（米国シプレイフアーイースト社商品
名）を用いた。次に前記SiO2（60）をフオトレジスト
（62）をマスクとしてフツ酸系エツチング液にてエツチ
ングする（第７図）。SiO2（60）はフオトレジスト（6
2）の窓幅ｕより広く、いわゆるオーバーエツチングを
行い、第１溝幅ｗに相当する約3.5μｍ幅をエツチング
除去する。更に第８図に示すように、フオトレジスト
（62）をマスクとして反応性イオンエツチングにてＮ−
GaAs（58）内に溝形成する。反応性イオンエツチングは
雰囲気ガスとして三酸化硼素BCl3及び塩素Cl2を用い
た。溝形状は深さ0.4μm,幅1.0μｍである。その後雰囲
気ガスを酸素O2とし、O2プラズマにてレジスト（62）を
灰化する。この工程に連続して、SiO2（60）をマスクと
して、２度目の反応性イオンエツチングを行ない第９図
に示すように基板（56）に達する溝を形成した。このよ
うにして形成した２段溝の形状は第１溝（66）が幅3.5
μm,深さ0.4μm,第２溝（64）は幅1.2μm,深さ0.4μｍ
であつた。最終的にSiO2マスク（60）をフツ酸系エツチ
ング液にて除去し、その後、液相結晶成長法にて、レー
ザ発振するに必要な各層を成長した。第10図は、結晶成
長後の断面図である。（72）はＰ−AlGaAsクラツド層
（溝部以外の厚さは0.2μｍ）、（74）はAlGaAs活性層
（0.1μｍ）、（76）はＮ−AlGaAsクラツド層（１μ
ｍ）、（78）はＮ−GaAsコンタクト層である。また（6
5），（79）は電極金属である。
ーザの作製方法を示す。第６図に示すように、（100）
Ｐ−GaAs基板（56）の一主面上にＮ−GaAs（58）をMO-C
VD法にて約0.7μｍ程度結晶成長させ、その上に高周波
スパツタ法にてSiO2（60）を0.25μｍ形成する。更にSi
O2（60）上に通常のフォトリソグラフイ工程にて第２溝
幅ｕに相当する幅約1.0μｍのストライプ状パターンの
フオトレジスト（62）を設ける。フオトレジスト厚は約
0.5μｍでAZ-1350（米国シプレイフアーイースト社商品
名）を用いた。次に前記SiO2（60）をフオトレジスト
（62）をマスクとしてフツ酸系エツチング液にてエツチ
ングする（第７図）。SiO2（60）はフオトレジスト（6
2）の窓幅ｕより広く、いわゆるオーバーエツチングを
行い、第１溝幅ｗに相当する約3.5μｍ幅をエツチング
除去する。更に第８図に示すように、フオトレジスト
（62）をマスクとして反応性イオンエツチングにてＮ−
GaAs（58）内に溝形成する。反応性イオンエツチングは
雰囲気ガスとして三酸化硼素BCl3及び塩素Cl2を用い
た。溝形状は深さ0.4μm,幅1.0μｍである。その後雰囲
気ガスを酸素O2とし、O2プラズマにてレジスト（62）を
灰化する。この工程に連続して、SiO2（60）をマスクと
して、２度目の反応性イオンエツチングを行ない第９図
に示すように基板（56）に達する溝を形成した。このよ
うにして形成した２段溝の形状は第１溝（66）が幅3.5
μm,深さ0.4μm,第２溝（64）は幅1.2μm,深さ0.4μｍ
であつた。最終的にSiO2マスク（60）をフツ酸系エツチ
ング液にて除去し、その後、液相結晶成長法にて、レー
ザ発振するに必要な各層を成長した。第10図は、結晶成
長後の断面図である。（72）はＰ−AlGaAsクラツド層
（溝部以外の厚さは0.2μｍ）、（74）はAlGaAs活性層
（0.1μｍ）、（76）はＮ−AlGaAsクラツド層（１μ
ｍ）、（78）はＮ−GaAsコンタクト層である。また（6
5），（79）は電極金属である。
第11図は、前記Ｎ−GaAs電流阻止層（70）内にAlGaAs変
形防止層（84），（85）を挿入した他の実施例の構造で
ある。GaAsは液相結晶成長工程中にいわゆるマストラン
スフアー及びメルトバツクにて前記第10図の様に溝の肩
部にだれを生じ、溝形成後の形状が保たれにくい。そこ
でAlGaAsからなる変形阻止層（84），（85）を２段溝の
肩部に挿入することにより、第１クラツド層（86）の成
長後においても設計通りの溝形状を得ることができる。
一方AlGaAsは大気中にて酸化されやすく、その酸化層が
液相結晶成長をさまたげるため、同層はできるだけ薄い
方が好ましい。また変形阻止層（85）上には表面の酸化
を防止するＮ−GaAsからなる約0.1μｍ厚の酸化防止層
（87）を設けてある。本発明の実施例では変形防止層の
組成はAl0.45Ga0.55Asで厚さ約0.1μｍ、また挿入位置
は電流阻止層（82）と、基板（80）の境界面から0.3μ
ｍ及び0.7μｍである。尚AlAsのモル濃度は0.1以上が望
ましい。本実施例における液相結晶成長後の溝形状は、
第１溝（96）の幅が3.7μm,深さが0.4μｍで第２溝（9
4）の幅が1.3μm,深さが0.6μｍである。
形防止層（84），（85）を挿入した他の実施例の構造で
ある。GaAsは液相結晶成長工程中にいわゆるマストラン
スフアー及びメルトバツクにて前記第10図の様に溝の肩
部にだれを生じ、溝形成後の形状が保たれにくい。そこ
でAlGaAsからなる変形阻止層（84），（85）を２段溝の
肩部に挿入することにより、第１クラツド層（86）の成
長後においても設計通りの溝形状を得ることができる。
一方AlGaAsは大気中にて酸化されやすく、その酸化層が
液相結晶成長をさまたげるため、同層はできるだけ薄い
方が好ましい。また変形阻止層（85）上には表面の酸化
を防止するＮ−GaAsからなる約0.1μｍ厚の酸化防止層
（87）を設けてある。本発明の実施例では変形防止層の
組成はAl0.45Ga0.55Asで厚さ約0.1μｍ、また挿入位置
は電流阻止層（82）と、基板（80）の境界面から0.3μ
ｍ及び0.7μｍである。尚AlAsのモル濃度は0.1以上が望
ましい。本実施例における液相結晶成長後の溝形状は、
第１溝（96）の幅が3.7μm,深さが0.4μｍで第２溝（9
4）の幅が1.3μm,深さが0.6μｍである。
第12図は第11図に示す断面構造をもつ半導体レーザの電
流−光出力特性（100）の典型例である。また同図のＡ
点でおける発振スペクトルを第13図に示す。本実施例で
は光出力5mwでも縦マルチモードが得られ、同光出力に
おいて素子温度10度から60度の範囲でモードホツピング
雑音は観測されなかつた。またDAD及びVDのいわゆるピ
ツクアツプヘツドを想定した光学系にてもどり光量0.00
1％から１％の範囲で反射雑音は、まつたく発生しなか
つた。また雑音の基底レベルは、相対雑音強度にて10
-14（1/HZ）が得られた。
流−光出力特性（100）の典型例である。また同図のＡ
点でおける発振スペクトルを第13図に示す。本実施例で
は光出力5mwでも縦マルチモードが得られ、同光出力に
おいて素子温度10度から60度の範囲でモードホツピング
雑音は観測されなかつた。またDAD及びVDのいわゆるピ
ツクアツプヘツドを想定した光学系にてもどり光量0.00
1％から１％の範囲で反射雑音は、まつたく発生しなか
つた。また雑音の基底レベルは、相対雑音強度にて10
-14（1/HZ）が得られた。
さらに同レーザの横モードは単一モードで全光出力範囲
で安定であり、非点較差は約５μｍ程度でVD及びDAD等
の光学系に組み込むのに十分実用に耐える特性である。
で安定であり、非点較差は約５μｍ程度でVD及びDAD等
の光学系に組み込むのに十分実用に耐える特性である。
第14図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザの断面
図である。２段溝製造方法及び形状は先の実施例と同じ
であるがＰ−AlGaAsクラツド層（104）の結晶成長時間
を短かくすることにより、次に成長する活性層（106）
をわん曲した形で溝内部へたらし込んだ構造である。こ
の構造では電流阻止層（102）内に変形防止層を用いて
いないが、結晶成長後に溝の肩部にだれが生じても、活
性層（106）と第２溝（114）との距離が小さいため電流
広がりを抑えることができ、従つて歩留り良く縦マルチ
モードレーザを得ることができた。
図である。２段溝製造方法及び形状は先の実施例と同じ
であるがＰ−AlGaAsクラツド層（104）の結晶成長時間
を短かくすることにより、次に成長する活性層（106）
をわん曲した形で溝内部へたらし込んだ構造である。こ
の構造では電流阻止層（102）内に変形防止層を用いて
いないが、結晶成長後に溝の肩部にだれが生じても、活
性層（106）と第２溝（114）との距離が小さいため電流
広がりを抑えることができ、従つて歩留り良く縦マルチ
モードレーザを得ることができた。
以上のように、内部電流狭窄形半導体レーザにおいて２
段溝構造を用いることにより、高光出力まで縦マルチモ
ードが得られモードホツピング雑音及び反射雑音を抑え
ることが可能になると同時に、横モードが安定で非点較
差の小さい半導体レーザを歩留り良く製造することが可
能となつた。
段溝構造を用いることにより、高光出力まで縦マルチモ
ードが得られモードホツピング雑音及び反射雑音を抑え
ることが可能になると同時に、横モードが安定で非点較
差の小さい半導体レーザを歩留り良く製造することが可
能となつた。
本発明の実施例ではGaAs及びAlGaAsを用いたが、多価に
InP,GaSbなどすべての発光素子に適用できる。また反応
性イオンエツチングのマスクとしてはフオトレジスト及
びSiO2の他にAl2O3,Si3N4などの誘電体か、金属及びそ
れらの多層膜であつてもかまわない。
InP,GaSbなどすべての発光素子に適用できる。また反応
性イオンエツチングのマスクとしてはフオトレジスト及
びSiO2の他にAl2O3,Si3N4などの誘電体か、金属及びそ
れらの多層膜であつてもかまわない。
第１図は利得ガイド型レーザ構造を示す断面図、第２図
は屈折率ガイド型レーザ構造を示す断面図、第３図は他
の従来例の半導体レーザ構造を示す断面図、第４図及び
第５図は本発明の概要を説明する断面図と特性図で第４
図は従来例、第５図は本発明をそれぞれ示す、第６図か
ら第９図までは本発明の２段溝形成法を示す断面図、第
10図及び第11図は本発明の実施例である半導体レーザの
断面図、第12図及び第13図は本発明の実施例である半導
体レーザの特性図、第14図は本発明の他の実施例である
半導体レーザの断面図である。 （68），（80），（100）…GaAs基板、 （72），（76），（86），（90），（104），（108）…
AlGaAsクラツド層 （74），（88），（106）…AlGaAs活性層、 （78），（92），（110）…GaAsコンタクト層、 （70），（82），（102）…Ｎ−GaAs電流阻止層、 （65），（79），（81），（93），（98），（112）…
電極金層、 （66），（96），（116）…第１溝、 （64），（94），（114）…第２溝、 （46）…電流流線広がり、 （48），（52）…ゲイン分布曲線、 （50），（54）…光強度分布曲線、 （66）…SiO2、（62）…フオトレジスト、 （84）…AlGaAs変形防止層、 （100）…電流光出力特性曲線。
は屈折率ガイド型レーザ構造を示す断面図、第３図は他
の従来例の半導体レーザ構造を示す断面図、第４図及び
第５図は本発明の概要を説明する断面図と特性図で第４
図は従来例、第５図は本発明をそれぞれ示す、第６図か
ら第９図までは本発明の２段溝形成法を示す断面図、第
10図及び第11図は本発明の実施例である半導体レーザの
断面図、第12図及び第13図は本発明の実施例である半導
体レーザの特性図、第14図は本発明の他の実施例である
半導体レーザの断面図である。 （68），（80），（100）…GaAs基板、 （72），（76），（86），（90），（104），（108）…
AlGaAsクラツド層 （74），（88），（106）…AlGaAs活性層、 （78），（92），（110）…GaAsコンタクト層、 （70），（82），（102）…Ｎ−GaAs電流阻止層、 （65），（79），（81），（93），（98），（112）…
電極金層、 （66），（96），（116）…第１溝、 （64），（94），（114）…第２溝、 （46）…電流流線広がり、 （48），（52）…ゲイン分布曲線、 （50），（54）…光強度分布曲線、 （66）…SiO2、（62）…フオトレジスト、 （84）…AlGaAs変形防止層、 （100）…電流光出力特性曲線。
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 和雄 神奈川県川崎市幸区堀川町72 東京芝浦電 気株式会社堀川町工場内 (72)発明者 栗原 春樹 神奈川県川崎市幸区堀川町72 東京芝浦電 気株式会社堀川町工場内 (56)参考文献 特開 昭56−138977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−63885（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】ほぼ均一な厚さの活性層とこの活性層に接
して設けられたクラッド層とにより形成されたヘテロ接
合と、 前記活性層で発生する基本横モードのレーザ光をストラ
イプ状領域に限定する幅Woの第１のストライプ構造と、 前記ストライプ状領域とは異なる幅に限定して、前記ヘ
テロ接合を越えて前記活性層に過剰少数キャリアを注入
する幅Wcの第２のストライプ構造とを有し、 前記幅Wc＜前記幅Woであり、前記幅Woに対応する前記活
性層のうち、前記幅Wcの第２のストライプ構造により注
入される前記過剰小数キャリアが到達しない部分を有す
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】前記第１のストライプ構造の長さ方向の中
心線と前記第２ストライプ構造の長さ方向の中心線とが
ほぼ一致していることを特徴とする請求項（１）記載の
半導体レーザ。 - 【請求項３】前記第１のストライプ構造は、第１導電型
の半導体基板上に設けられた半導体層に形成された第１
の溝であり、前記半導体層は前記第１の導電型とは異な
る第２の導電型であり、 前記第２のストライプ構造は、前記半導体基板に達する
ように前記第１の溝に形成され、第１の溝よりも幅の狭
い第２の溝であることを特徴とする請求項（１）記載の
半導体レーザ。 - 【請求項４】前記第２の溝は、前記第１の溝との境界に
おける溝幅Wcが、Wc≦2.0μｍであることを特徴とする
請求項（３）記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】前記第１の溝は、溝幅Woが、3.0μｍ≦Wo
≦5.0μm,深さｄが、0.2μｍ≦ｄ≦1.0μｍであること
を特徴とする請求項（４）記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】前記半導体基板はGaAsからなり、前記半導
体層内にはAlAsモル濃度が0.1以上のAlGaAsからなる溝
変形阻止層を有することを特徴とする請求項（３）記載
の半導体レーザ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058136A JPH0682884B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レーザ |
| KR1019840008467A KR890003392B1 (ko) | 1984-03-28 | 1984-12-28 | 반도체 레이저 |
| US06/714,553 US4663762A (en) | 1984-03-28 | 1985-03-21 | Inner stripe semiconductor laser with stepped channel |
| DE8585103605T DE3586327T2 (de) | 1984-03-28 | 1985-03-26 | Halbleiterlaser. |
| EP85103605A EP0156365B1 (en) | 1984-03-28 | 1985-03-26 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058136A JPH0682884B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60202975A JPS60202975A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0682884B2 true JPH0682884B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=13075565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058136A Expired - Lifetime JPH0682884B2 (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体レーザ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4663762A (ja) |
| EP (1) | EP0156365B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0682884B2 (ja) |
| KR (1) | KR890003392B1 (ja) |
| DE (1) | DE3586327T2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4677633A (en) * | 1984-04-17 | 1987-06-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser with a two-striped channel |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5640292A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-16 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser |
| JPS56138977A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Sharp Corp | Semiconductor laser element |
| JPS5763885A (en) * | 1980-10-06 | 1982-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
| JPS60150682A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-08 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH119883A (ja) * | 1997-06-24 | 1999-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 洗濯機 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59058136A patent/JPH0682884B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-12-28 KR KR1019840008467A patent/KR890003392B1/ko not_active Expired
-
1985
- 1985-03-21 US US06/714,553 patent/US4663762A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-03-26 DE DE8585103605T patent/DE3586327T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-03-26 EP EP85103605A patent/EP0156365B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0156365A2 (en) | 1985-10-02 |
| KR890003392B1 (ko) | 1989-09-19 |
| US4663762A (en) | 1987-05-05 |
| DE3586327D1 (de) | 1992-08-20 |
| EP0156365A3 (en) | 1987-06-03 |
| EP0156365B1 (en) | 1992-07-15 |
| KR850006797A (ko) | 1985-10-16 |
| DE3586327T2 (de) | 1993-02-25 |
| JPS60202975A (ja) | 1985-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |