JPH0697580A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0697580A JPH0697580A JP24617192A JP24617192A JPH0697580A JP H0697580 A JPH0697580 A JP H0697580A JP 24617192 A JP24617192 A JP 24617192A JP 24617192 A JP24617192 A JP 24617192A JP H0697580 A JPH0697580 A JP H0697580A
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- current
- layer
- stripe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】焦点位置を光出力と独立に制御可能な半導体レ
ーザ素子をあたえる。 【構成】半導体レーザのストライプ構造をＭＯＣＶＤ法
による選択成長により光導波路及び電流狭搾を行う構造
とし、光導波路の形成後選択成長マスクをサイドエッチ
ングにより細くする。この構造の端面領域のみ素子全体
とは独立に電流注入量を変調できるように電極を形成す
る。 【効果】端面領域の電流注入量を変化することにより、
レーザの波面を曲げ電流によりレーザビームの焦点位置
を制御できる。
ーザ素子をあたえる。 【構成】半導体レーザのストライプ構造をＭＯＣＶＤ法
による選択成長により光導波路及び電流狭搾を行う構造
とし、光導波路の形成後選択成長マスクをサイドエッチ
ングにより細くする。この構造の端面領域のみ素子全体
とは独立に電流注入量を変調できるように電極を形成す
る。 【効果】端面領域の電流注入量を変化することにより、
レーザの波面を曲げ電流によりレーザビームの焦点位置
を制御できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザビームプリンタ等
の光源として使用する焦点位置が可変の半導体レーザに
関する。
の光源として使用する焦点位置が可変の半導体レーザに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の焦点可変レーザは図１２に示すよ
うなものであった。(S.Mukai他 Appl.Phys. Lett. ４６
（９）（１９８５））本構造は半導体レーザの端面近傍
にホトレジストによる電流阻止構造を設け、ストライプ
内の電流不均一により発生する屈折率の変化を利用して
レーザ光の波面を曲げ実効的な焦点位置を変化して光収
束効果を得るものであった。
うなものであった。(S.Mukai他 Appl.Phys. Lett. ４６
（９）（１９８５））本構造は半導体レーザの端面近傍
にホトレジストによる電流阻止構造を設け、ストライプ
内の電流不均一により発生する屈折率の変化を利用して
レーザ光の波面を曲げ実効的な焦点位置を変化して光収
束効果を得るものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の焦点可変半
導体レーザにおいては、焦点位置の変化を引き起こす屈
折率の変化は半導体レーザ全体に注入される電流により
引き起こされるので焦点位置を光出力と独立に制御する
ことはできなかった。このため、レーザビームプリンタ
等への応用において出力一定のもとでレーザビームの焦
点を変化する必要がある場合等には使用できなかった。
また、従来構造の電流阻止構造はホトリソグラフ技術に
よりストライプ内での位置を合わせる必要が有り、精度
の良い位置制御が難しいという問題があった。
導体レーザにおいては、焦点位置の変化を引き起こす屈
折率の変化は半導体レーザ全体に注入される電流により
引き起こされるので焦点位置を光出力と独立に制御する
ことはできなかった。このため、レーザビームプリンタ
等への応用において出力一定のもとでレーザビームの焦
点を変化する必要がある場合等には使用できなかった。
また、従来構造の電流阻止構造はホトリソグラフ技術に
よりストライプ内での位置を合わせる必要が有り、精度
の良い位置制御が難しいという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記従来の技術の問題点
を解決するため本発明においては半導体レーザのレーザ
光が出射する位置の近傍において、光導波路の断面内に
おいて電流注入が均一にならないような電流阻止構造を
形成し、且つこの領域への電流注入が半導体レーザ全体
と独立に制御できるようにすることを考案した。このよ
うな電流阻止構造はストライプ状導波路の両側に設け、
導波路の中央部分のみに電流注入を行うものおよび、ス
トライプ状導波路の中央に設け導波路の外側にのみに電
流注入を行う構造いずれも可能である。また、本発明の
電流阻止構造はレーザストライプ形成時の選択成長マス
クを利用して形成できるため、自己整合的な位置合わせ
が可能である。また、変調領域とレーザ光出射位置の間
に一定距離の均一な電流注入を持つ領域を形成すること
によりレーザビームの近視野像を変調する構造も可能で
あった。さらに、より良好な変調特性を得るため半導体
レーザの活性層を多重量子井戸構造とし、変調領域にお
いて多重量子井戸構造のウエル層を変調領域以外の領域
に比べ薄くすることも合わせて考案した。
を解決するため本発明においては半導体レーザのレーザ
光が出射する位置の近傍において、光導波路の断面内に
おいて電流注入が均一にならないような電流阻止構造を
形成し、且つこの領域への電流注入が半導体レーザ全体
と独立に制御できるようにすることを考案した。このよ
うな電流阻止構造はストライプ状導波路の両側に設け、
導波路の中央部分のみに電流注入を行うものおよび、ス
トライプ状導波路の中央に設け導波路の外側にのみに電
流注入を行う構造いずれも可能である。また、本発明の
電流阻止構造はレーザストライプ形成時の選択成長マス
クを利用して形成できるため、自己整合的な位置合わせ
が可能である。また、変調領域とレーザ光出射位置の間
に一定距離の均一な電流注入を持つ領域を形成すること
によりレーザビームの近視野像を変調する構造も可能で
あった。さらに、より良好な変調特性を得るため半導体
レーザの活性層を多重量子井戸構造とし、変調領域にお
いて多重量子井戸構造のウエル層を変調領域以外の領域
に比べ薄くすることも合わせて考案した。
【０００５】
【作用】本構造に依れば半導体レーザの端面近傍におい
てレーザストライプの一部に電流注入を阻止する電流ブ
ロック層が形成されるため電流注入によりレーザストラ
イプ内部に屈折率分布を形成できる。この時の電流ブロ
ックは電極とは独立に行われるため、素子全体を駆動す
る電流とは独立に端面領域に電流注入を行うことにより
光出力と焦点を独立に制御できる。しかも、本発明の場
合微細な電流注入の制御を電極によって行う必要がない
ので素子最上部のコンタクト層を厚くでき素子の接触抵
抗を下げる働きもある。レーザストライプ中央に非通電
部分を設けた場合は、端面領域に通電することにより光
を収束する方向の屈折率変化をあたえ、レーザストライ
プの中央のみに通電を行う構造とした場合は端面領域に
通電することにより光を広げる方向の屈折率変化をあた
えることができる。
てレーザストライプの一部に電流注入を阻止する電流ブ
ロック層が形成されるため電流注入によりレーザストラ
イプ内部に屈折率分布を形成できる。この時の電流ブロ
ックは電極とは独立に行われるため、素子全体を駆動す
る電流とは独立に端面領域に電流注入を行うことにより
光出力と焦点を独立に制御できる。しかも、本発明の場
合微細な電流注入の制御を電極によって行う必要がない
ので素子最上部のコンタクト層を厚くでき素子の接触抵
抗を下げる働きもある。レーザストライプ中央に非通電
部分を設けた場合は、端面領域に通電することにより光
を収束する方向の屈折率変化をあたえ、レーザストライ
プの中央のみに通電を行う構造とした場合は端面領域に
通電することにより光を広げる方向の屈折率変化をあた
えることができる。
【０００６】さらに、量子井戸活性層において半導体の
選択成長を利用して端面近傍の井戸層の厚さを薄くする
ことにより禁制帯幅を広くすれば端面領域の電流注入が
素子全体の発光強度におよぼす影響を最低限に抑えるこ
とが可能となる。また、電流ブロック層としてＡｌＧａ
Ａｓなどのレーザ光に対し透明な半導体層を用いること
により、より活性層に近い位置で電流狭策ができるよう
になるのでさらに強い焦点制御効果が得ることができ
る。
選択成長を利用して端面近傍の井戸層の厚さを薄くする
ことにより禁制帯幅を広くすれば端面領域の電流注入が
素子全体の発光強度におよぼす影響を最低限に抑えるこ
とが可能となる。また、電流ブロック層としてＡｌＧａ
Ａｓなどのレーザ光に対し透明な半導体層を用いること
により、より活性層に近い位置で電流狭策ができるよう
になるのでさらに強い焦点制御効果が得ることができ
る。
【０００７】
【実施例】実施例１ 本発明第１の実施例を図１に従い説明する。本構造では
まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を
順次結晶成長した後、気相化学成長法を用いてＳｉＯ2
膜を形成し、その上にホトリソグラフ技術これを用いて
約６μｍのストライプ状のホトレジストパタンを形成す
る。多重量子井戸活性層３はＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓウエル
層４層６とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層５層７からなっ
ている。次にこの構造にＳｉＯ2 膜を熱ＣＤＶ法により
設けホトレジストパタンをマスクとしてＳｉＯ2 膜，ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５及びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
クラッド層４の一部をエッチングした後、さらにフッ酸
系エッチング液によりＳｉＯ2 膜のみサイドエッチング
を行い幅約３μｍに加工する。ホトレジストマスクを取
り除いた後、有機金属気相成長法によりｎ−ＧａＡｓブ
ロック層８をＳｉＯ2 膜のない領域に選択的に成長し
た。素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ2 膜を除去した
後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０を形成した。次に、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０に図１のよ
うな形状の溝を形成した後、ウエハの表面に図１のよう
な主電極１１と端部電極１２の二つの領域に分離された
電極を形成しレーザチップとした。主電極と端部電極を
分離するための溝はＡｌＧａＡｓの選択エッチングを用
いることにより正確にＡｌＧａＡｓ層までエッチングを
停止できる。本構造の断面構造を図２に示す。本構造の
両電極に同一の電流密度の電流を流した場合、レーザス
トライプ内部に電流注入による屈折率の分布が発生し、
レーザの波面が曲がるためいわゆる非点収差が発生す
る。一方、端部電極の通電量を少なくすると端部におい
て波面を曲げていた電流注入による屈折率の分布がなく
なるため非点収差が小さくなる。これにより、半導体レ
ーザの焦点の位置を電流により制御することが可能とな
る。
まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を
順次結晶成長した後、気相化学成長法を用いてＳｉＯ2
膜を形成し、その上にホトリソグラフ技術これを用いて
約６μｍのストライプ状のホトレジストパタンを形成す
る。多重量子井戸活性層３はＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓウエル
層４層６とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層５層７からなっ
ている。次にこの構造にＳｉＯ2 膜を熱ＣＤＶ法により
設けホトレジストパタンをマスクとしてＳｉＯ2 膜，ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層５及びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
クラッド層４の一部をエッチングした後、さらにフッ酸
系エッチング液によりＳｉＯ2 膜のみサイドエッチング
を行い幅約３μｍに加工する。ホトレジストマスクを取
り除いた後、有機金属気相成長法によりｎ−ＧａＡｓブ
ロック層８をＳｉＯ2 膜のない領域に選択的に成長し
た。素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ2 膜を除去した
後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０を形成した。次に、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０に図１のよ
うな形状の溝を形成した後、ウエハの表面に図１のよう
な主電極１１と端部電極１２の二つの領域に分離された
電極を形成しレーザチップとした。主電極と端部電極を
分離するための溝はＡｌＧａＡｓの選択エッチングを用
いることにより正確にＡｌＧａＡｓ層までエッチングを
停止できる。本構造の断面構造を図２に示す。本構造の
両電極に同一の電流密度の電流を流した場合、レーザス
トライプ内部に電流注入による屈折率の分布が発生し、
レーザの波面が曲がるためいわゆる非点収差が発生す
る。一方、端部電極の通電量を少なくすると端部におい
て波面を曲げていた電流注入による屈折率の分布がなく
なるため非点収差が小さくなる。これにより、半導体レ
ーザの焦点の位置を電流により制御することが可能とな
る。
【０００８】実施例２ 本発明第２の実施例を図３，図４に従い説明する。本構
造ではまずｎ−ＧaＡs基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓクラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５を順次結晶成長した後、気相化学成長法を用いてＳｉ
Ｏ2 膜を形成し、ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ2
膜を図３（ａ）のような形状に加工する。次に、再びホ
トリソグラフ技術を用いて図３（ａ）の電流ブロック領
域１４にホトレジスト膜を設けた後、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層５及びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４の
一部をエッチングした。次に、有機金属気相成長法によ
りｎ−ＧａＡｓブロック層８をＳｉＯ2膜のない領域に
選択的に成長し、素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ2
膜を除去した後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ
−ＧａＡｓキャップ層１０を形成した。次に、ｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１
０に図３（ｂ）のような形状の溝１１を形成した後、ウ
エハの表面に図３（ｂ）のような主電極１２と端部電極
１３の二つの領域に分離された電極を形成しレーザチッ
プとした。本構造の端面領域及び素子中央領域の断面構
造は図４（ａ）（ｂ）のようになった。本構造の両電極
に同一の電流密度の電流を流した場合、レーザストライ
プの中央部に電流注入が行われないためストライプ中央
部の屈折率が大きくなり、レーザ光を収束する効果が発
生する。一方、端部電極の通電量を少なくすると端部に
おいて光収束効果が消滅する。これにより、半導体レー
ザの焦点の位置を電流により制御することが可能とな
る。
造ではまずｎ−ＧaＡs基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓクラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
５を順次結晶成長した後、気相化学成長法を用いてＳｉ
Ｏ2 膜を形成し、ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ2
膜を図３（ａ）のような形状に加工する。次に、再びホ
トリソグラフ技術を用いて図３（ａ）の電流ブロック領
域１４にホトレジスト膜を設けた後、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層５及びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４の
一部をエッチングした。次に、有機金属気相成長法によ
りｎ−ＧａＡｓブロック層８をＳｉＯ2膜のない領域に
選択的に成長し、素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ2
膜を除去した後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ
−ＧａＡｓキャップ層１０を形成した。次に、ｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１
０に図３（ｂ）のような形状の溝１１を形成した後、ウ
エハの表面に図３（ｂ）のような主電極１２と端部電極
１３の二つの領域に分離された電極を形成しレーザチッ
プとした。本構造の端面領域及び素子中央領域の断面構
造は図４（ａ）（ｂ）のようになった。本構造の両電極
に同一の電流密度の電流を流した場合、レーザストライ
プの中央部に電流注入が行われないためストライプ中央
部の屈折率が大きくなり、レーザ光を収束する効果が発
生する。一方、端部電極の通電量を少なくすると端部に
おいて光収束効果が消滅する。これにより、半導体レー
ザの焦点の位置を電流により制御することが可能とな
る。
【０００９】実施例３ 本発明第３の実施例を図５に従い説明する。本構造では
まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を
順次結晶成長した後、気相化学成長法及びホトリソグラ
フ技術を用いて図３（ａ）のようなＳｉＯ2 膜を形成
し、これをマスクとしてｐ−ＧａＡｓコンタクト層５及
びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４の一部をエッチ
ングした。次に、有機金属気相成長法によりｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓブロック層１５を成長する。この場合、
ＳｉＯ2膜上にｎ−ＡｌＧａＡｓの析出が起こるがＳｉ
Ｏ2膜上のｎ−ＡｌＧaＡｓが薄くさらにＡｌＡｓ組成が
大きいため容易に化学的に除去することが可能であり、
以降の工程は実施例２と同様に実行可能である。すなわ
ち、素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ２ 膜を除去し
た後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層１１及びｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層１２を形成し、次に、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０に図３
（ａ）のような形状の溝を形成した後、ウエハの表面に
図３（ｂ）のような主電極１１と端部電極１２の二つの
領域に分離された電極を形成しレーザチップとした。本
構造の端面領域及び素子中央領域の断面構造は図５
（ａ）（ｂ）のようになった。本構造の両電極に同一の
電流密度の電流を流した場合、レーザストライプの中央
部に電流注入が行われないためストライプ中央部の屈折
率が大きくなり、レーザ光を収束する効果が発生する。
一方、端部電極の通電量を少なくすると端部において光
収束効果が消滅する。これにより、半導体レーザの焦点
の位置を電流により制御することが可能となる。本構造
の場合、電流ブロックの位置がより活性層に近接してい
るため電流の拡がりが小さく、より大きな光収束効果が
得られる。
まずｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層２，多重量子井戸活性層３，ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層４，ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を
順次結晶成長した後、気相化学成長法及びホトリソグラ
フ技術を用いて図３（ａ）のようなＳｉＯ2 膜を形成
し、これをマスクとしてｐ−ＧａＡｓコンタクト層５及
びｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４の一部をエッチ
ングした。次に、有機金属気相成長法によりｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓブロック層１５を成長する。この場合、
ＳｉＯ2膜上にｎ−ＡｌＧａＡｓの析出が起こるがＳｉ
Ｏ2膜上のｎ−ＡｌＧaＡｓが薄くさらにＡｌＡｓ組成が
大きいため容易に化学的に除去することが可能であり、
以降の工程は実施例２と同様に実行可能である。すなわ
ち、素子の直列抵抗低減のため、ＳｉＯ２ 膜を除去し
た後ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層１１及びｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層１２を形成し、次に、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ埋込層９及びｐ−ＧａＡｓキャップ層１０に図３
（ａ）のような形状の溝を形成した後、ウエハの表面に
図３（ｂ）のような主電極１１と端部電極１２の二つの
領域に分離された電極を形成しレーザチップとした。本
構造の端面領域及び素子中央領域の断面構造は図５
（ａ）（ｂ）のようになった。本構造の両電極に同一の
電流密度の電流を流した場合、レーザストライプの中央
部に電流注入が行われないためストライプ中央部の屈折
率が大きくなり、レーザ光を収束する効果が発生する。
一方、端部電極の通電量を少なくすると端部において光
収束効果が消滅する。これにより、半導体レーザの焦点
の位置を電流により制御することが可能となる。本構造
の場合、電流ブロックの位置がより活性層に近接してい
るため電流の拡がりが小さく、より大きな光収束効果が
得られる。
【００１０】実施例４ 本発明第４の実施例を図６に従い説明する。本構造の作
成工程は実施例２及び３と同様であるが光収束の効果に
よりレーザの近視野像の形状を変化させることが可能と
なる。本構造のストライプ形状は図６のようなものであ
り、レーザ端部にフレア状に拡がったストライプを有
し、フレアの根本に実施例２あるいは３と同様の主電極
とは別個に駆動可能なストライプ中央に電流ブロック構
造を有する領域が存在する。この領域の電流を変調する
ことによりフレア領域でのレーザビームの広がりが変化
するので半導体レーザの近視野像を変調することが可能
となる。
成工程は実施例２及び３と同様であるが光収束の効果に
よりレーザの近視野像の形状を変化させることが可能と
なる。本構造のストライプ形状は図６のようなものであ
り、レーザ端部にフレア状に拡がったストライプを有
し、フレアの根本に実施例２あるいは３と同様の主電極
とは別個に駆動可能なストライプ中央に電流ブロック構
造を有する領域が存在する。この領域の電流を変調する
ことによりフレア領域でのレーザビームの広がりが変化
するので半導体レーザの近視野像を変調することが可能
となる。
【００１１】実施例５ 本発明第５の実施例を図７，８に従い説明する。本発明
１〜４の実施例においては半導体レーザのストライプの
一部を他の部分と異なる電流密度で駆動するため、この
部分の駆動状態により素子全体の出力が変動する問題が
あった。そこでｎ−ＧａＡｓ基板１上にあらかじめ図７
（ａ）のようなＳｉＯ2 パタン１７を設けておき、この
上に実施例１から４と同様の結晶成長を行うことによ
り、駆動電流の変調を行う部分の活性層の厚さをその他
の部分に比べて薄くすることによりレーザ光にたいしこ
の部分が光吸収も利得も持たず屈折率のみ変化する領域
とすることを考案した。図８は本構造を本発明実施例２
の構造に適応した例である。基板に幅約３０μｍのスト
ライプ状の窓を有するＳｉＯ2 膜を設け、Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓバッファー層を成長した上に実施例１と同様の
構造を形成した。ストライプ状のＳｉＯ2窓の領域に形
成された結晶は、ＳｉＯ2上の結晶析出速度が遅いた
め、ＳｉＯ2 がまったくない領域に比べ成長速度が約５
０％早くなる。このため、この領域の多重量子井戸活性
層の禁制帯幅が図８に示すように、ＳｉＯ2 のまったく
ない変調領域に比べ狭くなり、この部分で発生したレー
ザ光が変調領域の電流注入にかかわらず利得も損失も受
けなくなる。この結果、変調領域はレーザ光にたいし屈
折率のみを変調する構造となり、光出力を変動させずに
レーザの焦点位置のみを変調することが可能となった。
１〜４の実施例においては半導体レーザのストライプの
一部を他の部分と異なる電流密度で駆動するため、この
部分の駆動状態により素子全体の出力が変動する問題が
あった。そこでｎ−ＧａＡｓ基板１上にあらかじめ図７
（ａ）のようなＳｉＯ2 パタン１７を設けておき、この
上に実施例１から４と同様の結晶成長を行うことによ
り、駆動電流の変調を行う部分の活性層の厚さをその他
の部分に比べて薄くすることによりレーザ光にたいしこ
の部分が光吸収も利得も持たず屈折率のみ変化する領域
とすることを考案した。図８は本構造を本発明実施例２
の構造に適応した例である。基板に幅約３０μｍのスト
ライプ状の窓を有するＳｉＯ2 膜を設け、Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓバッファー層を成長した上に実施例１と同様の
構造を形成した。ストライプ状のＳｉＯ2窓の領域に形
成された結晶は、ＳｉＯ2上の結晶析出速度が遅いた
め、ＳｉＯ2 がまったくない領域に比べ成長速度が約５
０％早くなる。このため、この領域の多重量子井戸活性
層の禁制帯幅が図８に示すように、ＳｉＯ2 のまったく
ない変調領域に比べ狭くなり、この部分で発生したレー
ザ光が変調領域の電流注入にかかわらず利得も損失も受
けなくなる。この結果、変調領域はレーザ光にたいし屈
折率のみを変調する構造となり、光出力を変動させずに
レーザの焦点位置のみを変調することが可能となった。
【００１２】実施例６ 本発明第６の実施例として本発明第１の実施例と同様の
構造においてレーザ光出射部分の近傍の導波路の形状を
図９に示すようなフレア状の形状とした例を示す。本構
造の場合、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５までの結晶成長
は実施例１と同様に行いフレア状の形状を持つストライ
プとその中央に位置するストライプよりも幅が狭くフレ
ア構造をもたないＳｉＯ2 マスクを形成し、以下の選択
成長工程を実施例１と同様に行う。この半導体レーザの
端部に電流の注入を行わない場合にはレーザ光はフレア
構造の中を拡がり発光スポット形状が大きくなるが、端
部に通電を行った場合にはフレア構造の内側に利得導波
による導波路が形成されるため発光スポット形状が小さ
くなり、端部の通電の有無によりスポット形状を制御可
能となる。なお、本構造は端部の利得導波の有無により
スポット形状を制御するものであり端部のフレア形状の
導波構造は必ずしも必要ないが、フレア構造の導波路を
用いることによりスポット形状が拡がった状態で端面よ
り反射した光がより効率良くレーザストライプに帰還し
しきい電流を低減する効果がある。
構造においてレーザ光出射部分の近傍の導波路の形状を
図９に示すようなフレア状の形状とした例を示す。本構
造の場合、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５までの結晶成長
は実施例１と同様に行いフレア状の形状を持つストライ
プとその中央に位置するストライプよりも幅が狭くフレ
ア構造をもたないＳｉＯ2 マスクを形成し、以下の選択
成長工程を実施例１と同様に行う。この半導体レーザの
端部に電流の注入を行わない場合にはレーザ光はフレア
構造の中を拡がり発光スポット形状が大きくなるが、端
部に通電を行った場合にはフレア構造の内側に利得導波
による導波路が形成されるため発光スポット形状が小さ
くなり、端部の通電の有無によりスポット形状を制御可
能となる。なお、本構造は端部の利得導波の有無により
スポット形状を制御するものであり端部のフレア形状の
導波構造は必ずしも必要ないが、フレア構造の導波路を
用いることによりスポット形状が拡がった状態で端面よ
り反射した光がより効率良くレーザストライプに帰還し
しきい電流を低減する効果がある。
【００１３】実施例７ 本発明第７の実施例として本発明第６の実施例と同様の
構造においてレーザ端部のフレア状の導波路の中央部に
主電極１１がつきだして、フレア中央部に電流を供給し
ており、フレア周辺部にこれと独立に電流を注入する端
部電極１１をもつ図１０のような構造を試作した。主電
極１１と端部電極１１の電器的分離はレーザストライプ
を（１１０）方向に形成し、両電極間に成長するｐ−Ｇ
ａＡｓ結晶が（１１１）Ｂ面１９上でとぎれるようにす
ることで容易に行なえる。半導体レーザのフレア周辺部
に電流の注入を行った場合にはレーザ光はフレア構造の
中を拡がり発光スポット形状が大きくなるが、端部に通
電を行わない場合にはフレア構造の内側に利得導波によ
る導波路が形成されるため発光スポット形状が小さくな
り、端部の通電の有無によりスポット形状を制御可能と
なる。
構造においてレーザ端部のフレア状の導波路の中央部に
主電極１１がつきだして、フレア中央部に電流を供給し
ており、フレア周辺部にこれと独立に電流を注入する端
部電極１１をもつ図１０のような構造を試作した。主電
極１１と端部電極１１の電器的分離はレーザストライプ
を（１１０）方向に形成し、両電極間に成長するｐ−Ｇ
ａＡｓ結晶が（１１１）Ｂ面１９上でとぎれるようにす
ることで容易に行なえる。半導体レーザのフレア周辺部
に電流の注入を行った場合にはレーザ光はフレア構造の
中を拡がり発光スポット形状が大きくなるが、端部に通
電を行わない場合にはフレア構造の内側に利得導波によ
る導波路が形成されるため発光スポット形状が小さくな
り、端部の通電の有無によりスポット形状を制御可能と
なる。
【００１４】実施例８ 以上本発明の実施例をＡｌＧａＡｓ系の材料を例にとっ
て説明したが、同様の効果はいかなる材料を用いた半導
体レーザにおいても実現可能である。本発明第８の実施
例として実施例３と同様の構造をＡｌＧａＩｎＰ系の材
料により形成した例を図１１に示す。本構造の作成方法
は実施例３と同様であり、実施例３と同様の焦点位置変
調効果が得られた。
て説明したが、同様の効果はいかなる材料を用いた半導
体レーザにおいても実現可能である。本発明第８の実施
例として実施例３と同様の構造をＡｌＧａＩｎＰ系の材
料により形成した例を図１１に示す。本構造の作成方法
は実施例３と同様であり、実施例３と同様の焦点位置変
調効果が得られた。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば半導体レーザの出射ビー
ムの焦点位置やビーム形状を電流注入により変調するこ
とが可能となり、高精彩レーザビームプリンタや光ディ
スクの自動焦点化のために有効である。
ムの焦点位置やビーム形状を電流注入により変調するこ
とが可能となり、高精彩レーザビームプリンタや光ディ
スクの自動焦点化のために有効である。
【図１】本発明第１の実施例の半導体レーザのストライ
プ構造。
プ構造。
【図２】本発明第１の実施例の半導体レーザの断面構
造。
造。
【図３】本発明第２の実施例の半導体レーザのストライ
プ構造。
プ構造。
【図４】本発明第２の実施例の半導体レーザの断面構
造。
造。
【図５】本発明第３の実施例の半導体レーザの断面構
造。
造。
【図６】本発明第４の実施例の半導体レーザのストライ
プ構造。
プ構造。
【図７】本発明第５の実施例の半導体レーザの平面構
造。
造。
【図８】本発明第５の実施例の半導体レーザ断面構造。
【図９】本発明第６の実施例の半導体レーザの平面構
造。
造。
【図１０】本発明第７の実施例の半導体レーザの平面構
造。
造。
【図１１】本発明第８の実施例の半導体レーザ構造。
【図１２】従来の焦点可変レーザの構造。
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層、３…多重量子井戸活性層、４…ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、５…ｐ−ＧａＡｓコンタクト
層、６…Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓウエル層、７…Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓバリア層、８…ｎ−ＧａＡｓブロック層、９
…ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層、１０…ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層、１１…溝、１２…主電極、１３…端部電
極、１４…電流ブロック領域、１５…通電領域、１６…
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓブロック層、１７…ＳｉＯ2パ
タン、１８…Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓバッファ層、１９…
（１１１)Ｂ面、２０…ｎ−(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層、２１…Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層、２
２…ｐ−(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２
３…ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層、２４…ｐ−
(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、２５…ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層、２６…ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層。
ラッド層、３…多重量子井戸活性層、４…ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、５…ｐ−ＧａＡｓコンタクト
層、６…Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓウエル層、７…Ａｌ0.3Ｇ
ａ0.7Ａｓバリア層、８…ｎ−ＧａＡｓブロック層、９
…ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ埋込層、１０…ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層、１１…溝、１２…主電極、１３…端部電
極、１４…電流ブロック領域、１５…通電領域、１６…
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓブロック層、１７…ＳｉＯ2パ
タン、１８…Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓバッファ層、１９…
（１１１)Ｂ面、２０…ｎ−(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層、２１…Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層、２
２…ｐ−(Ａｌ0.7Ｇａ0.3)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２
３…ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層、２４…ｐ−
(Ａｌ0.5Ｇａ0.5)0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、２５…ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層、２６…ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層。
Claims (7)
- 【請求項１】少なくとも半導体結晶により構成された通
電により光利得を発生し、光を導波する機能を有するス
トライプ状の構造と、該構造に光を反射する反射体を有
する半導体レーザにおいて、該ストライプ状の構造の少
なくともレーザが出射する位置の近傍においては該スト
ライプ状の構造により形成される光導波路の断面内にお
いて電流注入が均一にならないような電流阻止構造を有
する変調領域を持ち、且つ該変調領域への電流注入が半
導体レーザ全体への電流注入と独立に制御できることを
特徴とした半導体レーザ素子。 - 【請求項２】上記電流阻止構造はストライプ状導波路の
両側に設けられており、導波路の中央部分のみに電流注
入を行う請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】上記電流阻止構造は素子端部で拡がったス
トライプ状導波路の中央部分のみに電流注入を行う請求
項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】上記導波路の中央部と独立にその周辺部に
電流を注入する請求項３記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】上記電流阻止構造はストライプ状導波路の
中央に設けられており、導波路の外側にのみに電流注入
を行う請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】上記変調領域とレーザ光出射位置の間に一
定距離の均一な電流注入を持つ領域を有する請求項１記
載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】上記半導体レーザの活性層は多重量子井戸
構造となっており、上記変調領域において該多重量子井
戸構造を構成する層のうち少なくとも光利得に直接寄与
する層が変調領域以外の領域に比べ薄くなっている請求
項１記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24617192A JPH0697580A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24617192A JPH0697580A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697580A true JPH0697580A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17144575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24617192A Pending JPH0697580A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697580A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5737008A (en) * | 1995-08-29 | 1998-04-07 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Electrophotographic image recording apparatus with photoreceptor exposure control |
| US5959655A (en) * | 1995-05-30 | 1999-09-28 | Hitachi, Ltd. | Light beam scanning apparatus which controls power and spot shape of light beam |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP24617192A patent/JPH0697580A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5959655A (en) * | 1995-05-30 | 1999-09-28 | Hitachi, Ltd. | Light beam scanning apparatus which controls power and spot shape of light beam |
| US5737008A (en) * | 1995-08-29 | 1998-04-07 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Electrophotographic image recording apparatus with photoreceptor exposure control |
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