JPH07263798A - 半導体レーザ，及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ，及びその製造方法

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JPH07263798A
JPH07263798A JP6055530A JP5553094A JPH07263798A JP H07263798 A JPH07263798 A JP H07263798A JP 6055530 A JP6055530 A JP 6055530A JP 5553094 A JP5553094 A JP 5553094A JP H07263798 A JPH07263798 A JP H07263798A
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region
active layer
active
semiconductor laser
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Yasuaki Yoshida
保明 吉田
Akira Takemoto
彰 武本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自励発振を高い光出力まで持続でき、歩留り
よく製造できる半導体レーザを得る。 【構成】 ＤＨ構造よりなる活性層３の、活性領域１０
の厚さを、電流注入のない可飽和吸収領域１１の厚さよ
り薄くし、これにより該活性領域１１の垂直方向の光の
閉じ込め係数を、可飽和吸収領域１１のそれより小さく
し、可飽和吸収領域１１の働きを高めた。 【効果】 活性領域１０の幅Ｗ，及び上クラッド層４の
残し厚ｄの許容範囲が広くなり、自励発振を高い光出力
まで持続できる半導体レーザを、歩留り良く得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザ、特に自
励発振（パルセーション）する半導体レーザ，及びその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のインナーストライプ型の半
導体レーザの、共振器に対して垂直な方向の構造を示す
断面図である。図において、１はｎ型ＧａＡｓからなる
基板、２は該ｎ型ＧａＡｓ基板１上に配置されたｎ−Ａ
ｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの下クラッド層、３は該ｎ−Ａｌ0.
5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２上に配置されたＡｌ0.15
Ｇａ0.85Ａｓの活性層、４は該Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの
活性層３上に配置されたｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓの上
クラッド層、９は上記ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ上クラ
ッド層４のストライプ状のリッジ、５は上記ｐ−Ａｌ0.
5 Ｇａ0.5 Ａｓ上クラッド層４のリッジ９を埋め込むよ
う配置形成されたｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層、６は
上記上クラッド層４のリッジ９上，及び上記電流ブロッ
ク層５上に配置されたｐ−ＧａＡｓのコンタクト層、７
は上記基板１の裏面に形成されたｎ側電極、８は上記コ
ンタクト層６上に配置されたｐ側電極、１０は活性領
域、１１は可飽和吸収領域である。
【０００３】次に本従来例の半導体レーザの製造方法に
ついて説明する。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２，厚さｔ1 のＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層３，及びｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓ上クラッド層４をＭＯＣＶＤ法，またはＭＢＥ法に
より結晶成長する。
【０００４】次に、上記上クラッド層４のリッジ９形成
部を除くその両側の部分を、該上クラッド層４の残し厚
ｄを残すようにエッチングにより除去し、その後、上記
上クラッド層４のリッジ９を埋め込むように、同じくＭ
ＯＣＶＤ法によりｎ−ＧａＡｓの電流ブロック層５を埋
め込み成長し、これにつづいて上記上クラッド層４のリ
ッジ部９及び上記電流ブロック層５を覆うようにｐ−Ｇ
ａＡｓのコンタクト層８を結晶成長する。
【０００５】そしてその後、上記基板１側にＣｒ／Ａｕ
又はＴｉＰｔ／Ａｕからなるｎ側電極７を、上記ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層８上に同じくＣｒ／Ａｕ又はＴｉＰ
ｔ／Ａｕからなるｐ側電極８を形成して、本図５に示す
半導体レーザを完成する。
【０００６】次に上記半導体レーザの作用について説明
する。上記構造の半導体レーザにおいて、活性層３は活
性領域１０と、可飽和吸収領域１１とに分けられる。活
性領域１０は電流ブロック層５により制限された電流が
注入される領域で、レーザ発振は活性層３のうちこの活
性領域１０のみで起こる。可飽和吸収領域１１は活性領
域１０と同じ構造であるが、電流の注入がなく、光に対
して可飽和吸収体として働く。即ち、活性領域１０から
しみ出すレーザ光が弱い間はレーザ光に対し吸収体とな
り、ある程度光強度が上がると光の吸収がなくなり透明
体となる。このため、可飽和吸収体は光のＱスイッチと
して働き、活性領域１０の幅Ｗと上クラッド層４の残し
厚ｄを変え、活性領域１０から可飽和吸収領域１１へし
み出す光の割合を調整することにより、レーザ光出力
が、図６(c) のように時間的に変動し、自励発振する半
導体レーザが得られることが知られていた。
【０００７】このような自励発振レーザはレーザ光の可
干渉性（coherency)が低く、戻り光雑音・モーダル雑音
が小さいため、光ディスク用光源、高速ＬＡＮ（Local
AreaNetwork）用光源として有用であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような自励発振
レーザを得るには、経験的に幅Ｗを狭く、通常５μｍ以
下とし、厚さｄを調整して活性領域１０と可飽和吸収領
域１１との等価屈折率差Δｎを小さく（通常Δｎ≦ 0.
01) すれば良いことが知られているが、この幅Ｗ，及び
厚さｄの許容範囲が狭く、その調整が困難であるため、
上記自励発振を高い光出力、例えば１０ｍＷまで持続さ
せることが難しく、また自励発振するレーザを歩留りよ
く製造することが難しいという問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、自励発振を高い光出力まで持続
させることができ、また、自励発振するレーザを歩留り
よく製造することのできる半導体レーザ，及びその製造
方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
レーザは、活性領域の垂直方向の光の閉じ込め係数を可
飽和吸収領域の垂直方向の光の閉じ込め係数より小さく
したものである。即ち、この発明にかかる半導体レーザ
は、活性層と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、
上記活性層に電流を注入する領域を規定する電流注入手
段を有する半導体層を備え、上記活性層の、電流注入が
行われる電流注入領域の垂直方向の光閉じ込め係数を、
電流注入のない可飽和吸収領域の垂直方向の光閉じ込め
係数より小さいものとしたものである。
【００１１】またこの発明は、上記半導体レーザにおい
て、上記活性層がダブルヘテロ構造からなり、電流注入
が行われる電流注入領域の活性層の厚さを、電流注入の
ない可飽和吸収領域の活性層の厚さより薄いものとした
ものである。
【００１２】またこの発明は、上記半導体レーザにおい
て、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、電流注入
が行われる電流注入領域の光閉じ込め層の厚さを、電流
注入のない可飽和吸収領域の光閉じ込め層の厚さより薄
いものとしたものである。
【００１３】またこの発明は、上記半導体レーザにおい
て、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、電流注入
が行われる領域の井戸層の数を、電流注入のない可飽和
吸収領域の井戸層の数より小さいものとしたものであ
る。
【００１４】またこの発明は、上記半導体レーザにおい
て、上記活性領域が多重量子井戸構造からなり、電流注
入が行われる領域の井戸層の厚さを、電流注入のない可
飽和吸収領域の井戸層の厚さより薄いものとしたもので
ある。
【００１５】この発明にかかる半導体レーザは、活性層
と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、上記活性層
に電流を注入する領域を規定する電流注入手段を有する
半導体層を備え、上記活性層の、電流注入が行われる電
流注入領域の微分利得を、電流注入のない可飽和吸収領
域の微分利得より小さくしたものである。
【００１６】またこの発明は、上記半導体レーザにおい
て、上記活性領域をダブルヘテロ構造で形成し、上記可
飽和吸収領域を多重量子井戸構造で形成して、上記活性
領域の微分利得を、可飽和吸収領域の微分利得より小さ
くしたものである。
【００１７】この発明にかかる半導体レーザは、活性層
と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、上記活性層
に電流を注入する領域を規定する電流注入手段を有する
半導体層を備え、上記一方のクラッド層中の位置に、上
記活性層と平行に設けられ、該活性層と同一、又はこれ
より狭い禁制帯幅を有し、多数キャリアに対する障壁が
なくなる量以上の不純物をドープしてなる可飽和吸収層
を設けたものである。またこの発明は、上記半導体レー
ザにおいて、上記可飽和吸収層を上下のクラッド層の両
方に設けたものである。
【００１８】この発明にかかる半導体レーザの製造方法
は、半導体基板上に、活性層と、この活性層を挟む上下
のクラッド層とを含む半導体層を順次成長する工程と、
上記半導体層の一部にメサ部を形成するよう、該半導体
層の該メサ部の両側を上記下クラッド層が露出するまで
エッチング除去する工程と、上記半導体層のメサ部の両
側の上記下クラッド層が露出した面上に、上記メサ部の
活性層と異なる構成になり、上記メサ部の活性層よりな
る活性領域の垂直方向の光閉じ込め係数が、該活性領域
の両側の活性層よりなる可飽和吸収領域の垂直方向の光
閉じ込め係数より小さくなるような活性層を、さらにこ
れにつづいて上クラッド層，上記メサ部を埋め込む電流
ブロック層，及び上記メサ部及び該電流ブロック層上の
コンタクト層を順次成長する工程と、上記半導体基板の
裏面に一方の電極を、上記コンタクト層上に他方の電極
を形成する工程とを含むものである。
【００１９】またこの発明にかかる半導体レーザの製造
方法は、半導体基板上に、活性層と、この活性層を挟む
上下クラッド層と、該少なくとも一方のクラッド層内に
位置する，上記活性層と同一の組成、またはこれより禁
制帯幅の狭い組成よりなる可飽和吸収層とを含む半導体
層を順次成長する工程と、上記半導体層の一部にメサ部
を形成するよう該半導体層の該一部の両側を、上記上ク
ラッド層の一部を残すようエッチング除去する工程と、
上記半導体層のメサ部の両側に、該メサ部を埋め込むよ
う電流ブロック層を、さらにこれにつづいて上記メサ部
の半導体層及び該電流ブロック層上に、コンタクト層を
順次成長する工程と、上記半導体基板の裏面に一方の電
極を、上記コンタクト層上に他方の電極を形成する工程
とを含むものである。
【００２０】
【作用】この発明にかかる半導体レーザにおいては、活
性層と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、上記活
性層に電流を注入する領域を規定する電流注入手段を有
する半導体層を備え、上記活性層の、電流注入が行われ
る電流注入領域の垂直方向の光の閉じ込め係数を、電流
注入のない可飽和吸収領域の垂直方向の光の閉じ込め係
数より小さいものとしたので、可飽和吸収領域の働きを
高めて、自励発振を高い光出力まで持続させることがで
きる。
【００２１】またこの発明においては、上記半導体レー
ザにおいて、上記活性層がダブルヘテロ構造からなり、
電流注入が行われる電流注入領域の活性層の厚さを、電
流注入のない可飽和吸収領域の活性層の厚さより薄いも
のとしたので、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発
振を高い光出力まで持続させることができる。
【００２２】またこの発明においては、上記半導体レー
ザにおいて、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、
電流注入が行われる電流注入領域の光閉じ込め層の厚さ
を、電流注入のない可飽和吸収領域の光閉じ込め層の厚
さより薄いものとしたので、可飽和吸収領域の働きを高
めて、自励発振を高い光出力まで持続させることができ
る。
【００２３】またこの発明においては、上記半導体レー
ザにおいて、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、
電流注入が行われる領域の井戸層の数を、電流注入のな
い可飽和吸収領域の井戸層の数より小さいものとしたの
で、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発振を高い光
出力まで持続させることができる。
【００２４】またこの発明においては、上記半導体レー
ザにおいて、上記活性領域が多重量子井戸構造からな
り、電流注入が行われる領域の井戸層の厚さを、電流注
入のない可飽和吸収領域の井戸層の厚さより薄いものと
したので、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発振を
高い光出力まで持続させることができる。
【００２５】この発明の半導体レーザにおいては、活性
層と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、上記活性
層に電流を注入する領域を規定する電流注入手段を有す
る半導体層を備え、上記活性層の活性領域の微分利得
を、可飽和吸収領域の微分利得より小さくしたので、可
飽和吸収領域の働きを高めて、自励発振を高い光出力ま
で持続させることができる。
【００２６】この発明の半導体レーザにおいては、上記
活性領域をダブルヘテロ構造で形成し、上記可飽和吸収
領域を多重量子井戸構造で形成したので、上記活性領域
の微分利得を、可飽和吸収領域の微分利得より小さくす
ることができ、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発
振を高い光出力まで持続させることができる。
【００２７】この発明の半導体レーザにおいては、活性
層と、この活性層を挟むクラッド層とを含み、上記活性
層に電流を注入する領域を規定する電流注入手段を有す
る半導体層を備え、上記一方のクラッド層中の位置に活
性層に平行に、該活性層と同一、又はこれより狭い禁制
帯幅を有し、多数キャリアに対する障壁がなくなる量以
上の不純物をドープしてなる可飽和吸収層を設け、可飽
和吸収を効果的に起こるようにしたので、可飽和吸収領
域の働きを高めて、自励発振を高い光出力まで持続させ
ることができる。
【００２８】またこの発明においては、上記半導体レー
ザにおいて、上記可飽和吸収層を上下のクラッド層の両
方に設けたので、上記可飽和吸収領域の働きをさらに高
めて、自励発振をさらに高い光出力まで持続させること
ができる。
【００２９】この発明にかかる半導体レーザの製造方法
においては、半導体基板上に、活性層と、この活性層を
挟む上下のクラッド層とを含む半導体層を順次成長する
工程と、上記半導体層の一部にメサ部を形成するよう、
該半導体層の該メサ部の両側を上記下クラッド層が露出
するまでエッチング除去する工程と、上記半導体層のメ
サ部の両側の上記下クラッド層が露出した面上に、上記
メサ部の活性層と異なる構成になり、上記メサ部の活性
層よりなる活性領域の垂直方向の光閉じ込め係数が、該
活性領域の両側の活性層よりなる可飽和吸収領域の垂直
方向の光閉じ込め係数より小さくなるような活性層を、
さらにこれにつづいて上クラッド層，上記メサ部を埋め
込む電流ブロック層，及び上記メサ部及び該電流ブロッ
ク層上のコンタクト層を順次成長する工程と、上記半導
体基板の裏面に一方の電極を、上記コンタクト層上に他
方の電極を形成する工程とを含むものとしたので、自励
発振を高い光出力まで持続させることができる半導体レ
ーザを、製造プロセスを複雑にすることなく、高歩留り
で製造することができる。
【００３０】またこの発明にかかる半導体レーザの製造
方法においては、半導体基板上に、活性層と、この活性
層を挟む上下クラッド層と、該少なくとも一方のクラッ
ド層内に位置する，上記活性層と同一の組成、またはこ
れより禁制帯幅の狭い組成よりなる可飽和吸収層とを含
む半導体層を順次成長する工程と、上記半導体層の一部
にメサ部を形成するよう該半導体層の該一部の両側を、
上記上クラッド層の一部を残すようエッチング除去する
工程と、上記半導体層のメサ部の両側に、該メサ部を埋
め込むよう電流ブロック層を、さらにこれにつづいて上
記メサ部の半導体層及び該電流ブロック層上に、コンタ
クト層を順次成長する工程と、上記半導体基板の裏面に
一方の電極を、上記コンタクト層上に他方の電極を形成
する工程とを含むものとしたので、自励発振を高い光出
力まで持続させることができる半導体レーザを、製造プ
ロセスを複雑にすることなく、高歩留りで製造すること
ができる。
【００３１】
【実施例】
実施例１．半導体レ−ザの自励発振を理論的に解析する
モデルとして、可飽和吸収による解析モデル（山田、信
学技報ＯＱＥ９２−１６）が知られている。このモデル
においては図５の様な構造のレ−ザに対し、始めに光子
密度Ｓと活性領域の電子密度Ｎ1 、可飽和吸収領域の電
子密度Ｎ2 を変数とするレート方程式をたてる：
【００３２】
【数１】
【００３３】
【数２】
【００３４】
【数３】
【００３５】ここで各係数は ａi ： 微分利得 ξix, iy：光の閉じ込め係数（ｘは活性層に平行、ｙは
活性層に垂直方向、ｉ＝１は活性領域、ｉ＝２は可飽和
吸収領域） Ｇth： 発振しきい値利得 Ｎg1： 利得が正になる電子密度 τs ： 自然放出の電子寿命 Ｃ ： 自然放出の混入比 Ｖi ： 活性領域（ｉ＝１）、可飽和吸収領域（ｉ＝
２）の体積 Ｉ ： レーザ電流 Ｔij： 電子拡散の時定数（Ｔ12：活性領域から可飽和
吸収領域への、Ｔ21：可飽和吸収領域から活性領域への
電子拡散の時定数） である。なお、ｉ＝１、２はそれぞれ活性領域、可飽和
吸収領域を意味する。
【００３６】つづいて、図６(a) のように、活性層３，
クラッド層２，４、ブロック層５の組成と屈折率から、
垂直方向の光の閉じ込め係数ξ1y、ξ2yと、等価屈折率
ｎ1、ｎ2 とを求める。ここで例えば、ξ1y≒０．３
０，ξ2y≒０．３１、ｎ1 ≒３．６００，ｎ2 ≒３．５
９９，の値が得られる。
【００３７】次に、上記活性領域１０での利得と、上記
可飽和吸収領域１１での利得との利得差、例えば１００
ｃｍ-1を仮定して、図６(b) のように水平横モードを計
算し、光子数＝０、即ちＳ＝０のレート方程式より、再
度各領域１０，１１での利得を計算し、となってこれら
の利得差が初めに仮定した利得差１００ｃｍ-1に一致す
れば、これらを求める解とする。
【００３８】最後に、Ｓ＝０の条件をはずして、上記レ
ート方程式を数値計算することにより光出力Ｓを求める
と、該光出力Ｓの解が、図６(c) のように振動解であれ
ば自励発振がおこり、図６(d) のように収束解であれば
自励発振はおこらない、と判定される。
【００３９】図３はこのモデルを元に、垂直方向の光の
閉じ込め係数ξ1y, ξ2y、を変えて自励発振がおこる最
大光出力Ｐmax を計算したものである。通常のレ−ザで
は、活性領域１０と、可飽和吸収領域１１とは同一構造
になり、ξ1y〜ξ2yとなるので、Ｐmax は・の点上にあ
り、この図の例では、ξ1y＝ξ2yが大きくなるにつれ、
上記自励発振がおこる最大光出力Ｐmax は微減すること
となる。
【００４０】ところで、図から明らかなように、この数
値計算例では、ξ1y＝０．３においてξ2yを大きくすれ
ば、Ｐmax は大きくなり自励発振がおこりやすくなり、
この数値計算値に限定されず、活性領域１０の垂直方向
の光の閉じ込め係数ξ1yを小さく、可飽和吸収領域１１
の垂直方向の光の閉じ込め係数ξ1yを大きくすると、自
励発振がおこりやすいことが新たな計算により明らかに
なった。このような条件を実現するには、活性層３がＤ
Ｈ構造（バルク構造）のレ−ザにおいて、図１のよう
に、活性領域１０の活性層厚ｔ1 を可飽和吸収領域１１
の活性層厚ｔ2 より薄くすればよい。
【００４１】例えば、図１において、各層の組成は従来
例と同一として、各層の厚さとキャリア濃度を、以下の
ようにそれぞれ、(1) 下クラッド層２（ｎ−Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ａｓ）厚さ１〜３μｍ，キャリア濃度３×１０16
〜２×１０18cm-3、(2) 上クラッド層４（ｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓ）リッジ９外で、０．３〜１μｍ，３×１
０16〜２×１０18cm-3、リッジ９内で、０．５〜３μ
ｍ，３×１０16〜２×１０18cm-3、(3) ブロック層５
（ｎ−ＧａＡｓ）０．３〜３μｍ，１×１０16cm-3以
上、（ただし電流阻止効果を損なわない範囲とする）と
し、また、(4) 活性層３（Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ）を、
幅Ｗは、５μｍ以下（望ましくは１．５〜３μｍ）、厚
さは、ｔ1 ＝０．０８μｍ、ｔ2 ＝０．１１μｍ、キャ
リア濃度は１×１０18cm-3以下、とすると、ξ1y＝０．
３、ξ2y＝０．４５となり、図３より、従来例におけ
る，ｔ1 ＝ｔ2 ＝０．０８μｍに較べ、自励発振最大出
力を約３倍向上することができる。
【００４２】なお、上記のように、上記活性領域１０の
厚さｔ1 を薄く、上記可飽和吸収領域１１の厚さｔ2 を
厚く変化させると、活性領域１０と可飽和吸収領域１１
の屈折率差Δｎ＝ｎ1 −ｎ2 が大きい方向に変化し、自
励発振最大出力に影響するので、設計の際にはこの変化
をも考慮する必要がある。
【００４３】次に、本実施例１の半導体レーザの製造方
法について説明する。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、
ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２，厚さｔ1 の
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層３，及びｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓ上クラッド層４の上記リッジ内の厚み０．５〜
３μｍまでをＭＯＣＶＤ法，又はＭＢＥ法により結晶成
長する。
【００４４】次に、上記活性領域１０以外の可飽和吸収
領域１１に位置する，上記ｐ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ上
クラッド層４，及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層３をエ
ッチングにより除去し、その除去して露出した上記ｎ−
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２上に、厚さｔ2 の
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層３を、さらにその上にｐ−
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ上クラッド層４を、上記リッジ外
の厚み０．３〜１μｍに、さらにこれにつづいて上記上
クラッド層４のリッジ９を埋め込むように、ｎ−ＧａＡ
ｓ電流ブロック層５を、また上記上クラッド層４のリッ
ジ部９及び上記電流ブロック層５を覆うようにｐ−Ｇａ
Ａｓのコンタクト層８を、ＭＯＣＶＤ法，又はＭＢＥ法
により結晶成長する。
【００４５】そしてその後、上記基板１側にＣｒ／Ａｕ
又はＴｉＰｔ／Ａｕからなるｎ側電極７を、上記ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層８上に同じくＣｒ／Ａｕ又はＴｉＰ
ｔ／Ａｕからなるｐ側電極８を形成して、本図１に示す
半導体レーザを完成する。
【００４６】このような本第１の実施例では、活性領域
１０の活性層厚ｔ1 を可飽和吸収領域１１の活性層厚ｔ
2 より薄くして、活性領域１０の垂直方向の光の閉じ込
め係数を、可飽和吸収領域１１の垂直方向の光の閉じ込
め係数より小さくすることにより、可飽和吸収領域の働
きを高めるようにしたので、自励発振の発生する最大光
出力が大きく向上し、自励発振を高い光出力まで持続さ
せることができる。従って、上記活性領域１０の幅Ｗ，
及び上クラッド層４の残し厚ｄの許容範囲も大きくな
り、該自励発振レ−ザを歩留りよく製造することができ
る効果がある。また該レーザの製造における結晶成長も
従来と同じく２回の結晶成長で済み、その製造が煩雑に
なることもない。
【００４７】実施例２．図２は本発明の第２の実施例に
よる半導体レーザを示す。本第２の実施例は、活性層３
が多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有するレ−ザであ
り、図において、１００はＳＣＨ（Separate Confineme
nt Heterostructure）構造であり、１０１は該ＳＣＨ構
造における井戸層、１０２はバリア層、１０３はＳＣＨ
構造の光閉じ込め層である。
【００４８】図において、活性層３以外の層の組成、厚
さ、キャリア濃度は、上記実施例１と同一であり、井戸
層１０１の組成，厚さは、Ａｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ，１０
０オングストローム、バリア層１０２の組成，厚さは、
Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ，８０オングストロームであり、
光閉じ込め層１０３の組成はバリア層１０２と同一で、
厚さは５００オングストローム程度である。
【００４９】図７は、ＭＱＷ構造の井戸層数が５の場合
の垂直方向の光閉じ込め係数と、自励発振が起こる最大
光出力の関係を示す図であり、ＭＱＷ構造ではＤＨ構造
に比べ光の閉じ込め係数が小さいが、ＤＨ構造と同様、
活性領域１０の垂直方向の光閉じ込め係数ξ1yを小さ
く、可飽和吸収領域１１の垂直方向の光閉じ込め係数ξ
2yを大きくすると、自励発振が起こりやすいことがわか
る。ＭＱＷ構造では、垂直方向の光閉じ込め係数は井戸
層１０１の厚さと数、及び光閉じ込め層１０３の厚さに
依存する。
【００５０】図８はこの関係を示したもので、井戸層１
０１数が多く、厚さが１０００オングストローム以下で
あれば、光閉じ込め層１０３が厚いほど光閉じ込め係数
が大きいことがわかる。
【００５１】従って、活性領域１０のＳＣＨ構造１００
の光閉じ込め層１０３の厚さを、可飽和吸収領域１１の
光閉じ込め層１０３に比べ薄くすれば、活性領域１０の
光閉じ込め係数が小さく、可飽和吸収領域１１の光閉じ
込め係数が大きくなり、自励発振が起こりやすくなる。
【００５２】本第２の実施例の半導体レーザの製造方法
は、上記第１の実施例の半導体レーザの製造方法とほぼ
同じであり、厚さがｔ1,ｔ2 と異なる活性層３を成長す
るのに代えて、各々ＳＣＨ構造１００，１１０を有する
活性層３を同様にＭＯＣＶＤ，またはＭＢＥにより成長
するようにすればよいものである。
【００５３】このように本第２の実施例では、活性領域
１０のＳＣＨ構造１００の光閉じ込め層１０３の厚さ
を、可飽和吸収領域１１のＳＣＨ構造１１０の光閉じ込
め層１０３に比べ薄くして、活性領域１０の垂直方向の
光の閉じ込め係数が可飽和吸収領域１１のそれより小さ
くなるようにしたので、可飽和吸収領域の働きを高め
て、自励発振の発生する最大光出力が大きく向上させ、
これにより自励発振を高い光出力まで持続させることが
できるとともに、活性領域１０の幅Ｗ，及び上クラッド
層４の残し厚ｄの許容範囲も大きくなり、該自励発振レ
−ザを歩留りよく製造することができる効果がある。ま
た該レーザの製造における結晶成長も従来と同じく２回
の結晶成長で済み、その製造が煩雑になることもない。
【００５４】実施例３．また、本発明の第３の実施例に
よる半導体レーザは、活性層３がＭＱＷ構造よりなるレ
ーザにおいて、活性層３の、活性領域１０の井戸層１０
１の数を、その可飽和吸収領域１１の井戸層１０１の数
より少なくしたものであり、例えば、活性領域１０の井
戸層１０１の数を３、可飽和吸収領域１１の井戸層１０
１の数を５としたものであり、これにより、活性領域１
０の光閉じ込め係数が小さく、可飽和吸収領域１１の光
閉じ込め係数が大きくなり、上記実施例２と同様の効果
が得られる。本第３の実施例の半導体レーザの製造方法
も、上記第１，第２の実施例の半導体レーザの製造方法
とほぼ同様である。
【００５５】このような本第３の実施例では、活性領域
１０のＳＣＨ構造１００の井戸層１０１の数を、可飽和
吸収領域１１のＳＣＨ構造１１０の井戸層１０１の数よ
り小さくして、活性領域１０の垂直方向の光の閉じ込め
係数が、可飽和吸収領域１１の垂直方向の光の閉じ込め
係数より小さくなるようにしたので、自励発振を高い光
出力まで持続させることのできる半導体レーザを得るこ
とができ、しかもこれを、活性領域１０の幅Ｗ，上クラ
ッド層４の残し厚ｄの許容範囲も大きく、歩留まり良く
製造できる効果がある。またその製造も煩雑になること
がない。
【００５６】実施例４．また、本発明の第４の実施例に
よる半導体レーザは、活性層３がＭＱＷ構造よりなるレ
ーザにおいて、活性層３の、活性領域１０の井戸層１０
１の厚みを、可飽和吸収領域１１の井戸層１０１の厚み
より薄くしたものであり、これにより、活性領域１０の
光閉じ込め係数が小さく、可飽和吸収領域１１の光閉じ
込め係数が大きくなり、上記実施例２，３と同様の効果
が得られる。このような本第４の実施例の半導体レーザ
の製造方法は、上記実施例１，２，３の半導体レーザの
製造方法とほぼ同様である。
【００５７】このような本第４の実施例では、活性領域
１０のＳＣＨ構造１００の井戸層１０１の厚みを、可飽
和吸収領域１１の井戸層１０１の厚みより薄くして、活
性領域１０の垂直方向の光の閉じ込め係数が、可飽和吸
収領域１１のそれより小さくなるようにしたので、自励
発振を高い光出力まで持続させることのできる半導体レ
ーザを得ることができ、しかもこれを、活性領域１０の
幅Ｗ，上クラッド層４の残し厚ｄの許容範囲も大きく、
歩留まり良く製造できる効果がある。またその製造も煩
雑になることがない。
【００５８】実施例５．図３に示した上記実施例１，及
び図７に示した上記実施例２では、垂直方向の光の閉じ
込め係数ξy を上記活性領域１０と、上記可飽和吸収層
１１とで変えたものについて示したが、微分利得を該両
領域で変えることによっても上記と同様の効果を得るこ
とができる。
【００５９】即ち、本発明の第５の実施例は、活性領域
１０の微分利得を、可飽和吸収領域１１の微分利得より
小さくしたものであり、このような、活性領域１０の微
分利得が小さく、可飽和吸収領域１１の微分利得が大き
い構成を、図１０に示すように、活性領域１０をＤＨ構
造（バルク）で形成し、可飽和吸収領域１１をＭＱＷ構
造で形成することにより、実現したものである。そし
て、このように活性領域１０の微分利得が小さく、可飽
和吸収領域１１の微分利得が大きいことにより、自励発
振が起こりやすくすることができる。かかる本第５の実
施例の半導体レーザの製造方法は、上記実施例１〜４の
製造方法とほぼ同様である。
【００６０】このような本第５の実施例では、活性領域
１０の微分利得を、可飽和吸収領域１１の微分利得より
小さくしたので、活性領域１０の垂直方向の光の閉じ込
め係数が可飽和吸収領域１１のそれより小さくなり、自
励発振を高い光出力まで持続させることのできる半導体
レーザを得ることができ、しかもこれを、活性領域１０
の幅Ｗ，上クラッド層４の残し厚ｄの許容範囲が大きい
ため、歩留まり良く製造できる効果がある。またその製
造が煩雑になることもない。
【００６１】なお、上記実施例１〜５ではインナースト
ライプ構造の例を示したが、他の構造のレーザでも活性
領域と可飽和吸収領域が存在するレーザであれば、同様
の効果を得ることができる。
【００６２】実施例６．図４(a) はこの発明の第６の実
施例による自励発振半導体レーザを示す断面図、図４
(b) はそのバンド構造を示す図であり、図において、１
〜９は図１と同一又は相当部分を示し、２０１は上記下
クラッド層２中の位置に配置形成された可飽和吸収層で
ある。
【００６３】可飽和吸収層２０１の組成は活性層３と同
一、又は該活性層３より禁制帯幅が狭くなる組成とし、
その厚さは、活性層３の厚み、例えば０．０８μｍと同
一、又はこれより薄い厚さとし、また該可飽和吸収層２
０１のキャリア濃度は、図４(b) のように、その伝導帯
下端が上記下クラッド層２の伝導帯下端と一致するか、
または該伝導帯下端より下がるような量のｎ型の不純物
がドープされているものとする。また、他の層の組成，
厚さ等は上記実施例１と同一とする。
【００６４】このような本実施例６の半導体レーザの製
造方法は、従来例のレーザの製造方法とほぼ同じであ
り、基板１上に、下クラッド層２，活性層３，及び上ク
ラッド層４をＭＯＣＶＤ法，又はＭＢＥ法により結晶成
長する際に、上記可飽和吸収層２０１を含めて結晶成長
すればよいものである。
【００６５】このような構造の本実施例６のレーザにお
いては、上記可飽和吸収層２０１には、その伝導帯下端
が上記クラッド層２の伝導帯下端と一致するか、または
さらにこれより下がるよう、即ち、該可飽和吸収層２０
１によって多数キャリアに対する障壁が生じることがな
いように不純物がドープされているため、多数キャリア
は該可飽和吸収層２０１を通過して活性層３に注入さ
れ、従来例と同様、活性層３の活性領域でレーザ発振が
起こる。一方、活性層３で発生したレーザ光に対し、上
記可飽和吸収層２０１は従来例の可飽和吸収領域と同様
に働き、しみ出すレーザ光が弱い間はレーザ光に対し吸
収体となり、ある程度光強度が上がると光の吸収がなく
なり透明体となる。しかも、本実施例６の可飽和吸収層
２０１は活性層３と平行に存在するため、上記活性層３
の活性領域１０に対し、その可飽和吸収の作用を従来例
に比しより有効に行い、従ってより有効に光のＱスイッ
チとして働き、高出力まで自励発振が持続する自励発振
半導体レーザを得ることができ、しかも上記活性領域１
０の幅Ｗ，及び上クラッド層４の残し厚ｄの許容範囲も
大きく、これを歩留りよく製造することができる。
【００６６】なお本実施例６では、上記可飽和吸収層を
活性層３の下側の下クラッド層２内に設けたが、これは
活性層３の上側の上クラッド層４内に設けても良いもの
である。
【００６７】実施例７．上記実施例６においては、可飽
和吸収層２０１を下クラッド層２中に設けた場合につい
て説明したが、本発明の第７の実施例は、可飽和吸収層
を活性層３の両側に設けるようにしたものである。
【００６８】即ち、図９は本発明の第７の実施例を示
し、本実施例７においては、可飽和吸収層２０１、２０
２を活性層３の両側の上下クラッド層２，４のそれぞれ
に設けるようにしたもので、これにより上記可飽和吸収
層２０１がその可飽和吸収の効果をさらにより発揮し、
より有効に光のＱスイッチとして働くようにしたもので
ある。即ち、図７において、上クラッド層４はｐ型であ
り、上クラッド層４側の可飽和吸収層２０２は、その価
電子帯上端が該クラッド層４の価電子帯上端と一致する
よう、又はその価電子帯上端が該クラッド層４の価電子
帯上端より上方に位置するように、ｐ型不純物が不純物
ドープされている。
【００６９】なお以上の実施例１〜７はそれぞれ独立に
用いることができるが、そのいくつかを組み合わせるこ
とにより、より効果を高めるようにすることもできる。
また以上の実施例１〜７は下クラッド層がｎ型、上クラ
ッド層がｐ型の例を示したが、これは逆としてもよく、
上記と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる半導体
レーザによれば、活性層と、この活性層を挟むクラッド
層とを含み、上記活性層に電流を注入する領域を規定す
る電流注入手段を有する半導体層を備え、上記活性層
の、電流注入が行われる電流注入領域の垂直方向の光閉
じ込め係数を、電流注入のない可飽和吸収領域の垂直方
向の光閉じ込め係数より小さいものとしたので、可飽和
吸収領域の働きを高めて、自励発振を高い光出力まで持
続させることができ、また活性領域の幅，上クラッド層
の残し厚の許容範囲も大きくなり歩留り良く製造できる
半導体レーザを得られる効果がある。
【００７１】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記活性層がダブルヘテロ構造からなり、電
流注入が行われる電流注入領域の活性層の厚さが、電流
注入のない可飽和吸収領域の活性層の厚さより薄いもの
としたので、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発振
を高い光出力まで持続させることができ、かつ歩留り良
く製造できる半導体レーザを得られる効果がある。
【００７２】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、電
流注入が行われる電流注入領域の光閉じ込め層の厚さ
が、電流注入のない可飽和吸収領域の光閉じ込め層の厚
さより薄いものとしたので、可飽和吸収領域の働きを高
めて、自励発振を高い光出力まで持続させることがで
き、かつ歩留り良く製造できる半導体レーザを得られる
効果がある。
【００７３】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記活性層が多重量子井戸構造からなり、電
流注入が行われる電流注入領域の井戸層の数が、電流注
入のない可飽和吸収領域の井戸層の数より小さいものと
したので、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発振を
高い光出力まで持続させることができ、かつ歩留り良く
製造できる半導体レーザを得られる効果がある。
【００７４】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記活性領域が多重量子井戸構造からなり、
電流注入が行われる電流注入領域の井戸層の厚さが、電
流注入のない可飽和吸収領域の井戸層の厚さより薄いも
のとしたので、可飽和吸収領域の働きを高めて、自励発
振を高い光出力まで持続させることができ、かつ歩留り
良く製造できる半導体レーザを得られる効果がある。
【００７５】この発明にかかる半導体レーザによれば、
活性層の、活性領域の微分利得を、可飽和吸収領域の微
分利得より小さくしたので、可飽和吸収領域の働きを高
めて、自励発振を高い光出力まで持続させることがで
き、かつ歩留り良く製造できる半導体レーザを得られる
効果がある。
【００７６】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記活性領域をダブルヘテロ構造で形成し、
上記可飽和吸収領域を多重量子井戸構造で形成したの
で、上記活性領域の微分利得を、可飽和吸収領域の微分
利得より小さくすることができ、可飽和吸収領域の働き
を高めて、自励発振を高い光出力まで持続させることが
でき、かつ歩留り良く製造できる半導体レーザを得られ
る効果がある。
【００７７】この発明にかかる半導体レーザによれば、
上記一方のクラッド層中の位置に活性層に平行に、該活
性層と同一、又はこれより狭い禁制帯幅を有し、多数キ
ャリアに対する障壁がなくなる量以上の不純物をドープ
してなる可飽和吸収層を設け、可飽和吸収を効果的に起
こるようにしたので、可飽和吸収領域の働きを高めて、
自励発振を高い光出力まで持続させることができ、かつ
歩留り良く製造できる半導体レーザを得られる効果があ
る。
【００７８】またこの発明によれば、上記半導体レーザ
において、上記可飽和吸収層を上下のクラッド層に設け
たので、上記可飽和吸収領域の働きをさらに高めて、自
励発振をさらに高い光出力まで持続させることができ、
かつ歩留り良く製造できる半導体レーザを得られる効果
がある。
【００７９】この発明にかかる半導体レーザの製造方法
においては、半導体基板上に、活性層と、この活性層を
挟む上下のクラッド層とを含む半導体層を順次成長する
工程と、上記半導体層の一部にメサ部を形成するよう、
該半導体層の該メサ部の両側を上記下クラッド層が露出
するまでエッチング除去する工程と、上記半導体層のメ
サ部の両側の上記下クラッド層が露出した面上に、上記
メサ部の活性層と異なる構成になり、上記メサ部の活性
層よりなる活性領域の垂直方向の光閉じ込め係数が、該
活性領域の両側の活性層よりなる可飽和吸収領域の垂直
方向の光閉じ込め係数より小さくなるような活性層を、
さらにこれにつづいて上クラッド層，上記メサ部を埋め
込む電流ブロック層，及び上記メサ部及び該電流ブロッ
ク層上のコンタクト層を順次成長する工程と、上記半導
体基板の裏面に一方の電極を、上記コンタクト層上に他
方の電極を形成する工程とを含むものとしたので、自励
発振を高い光出力まで持続させることができる半導体レ
ーザを、製造プロセスを複雑にすることなく、高歩留り
で製造することができる効果が得られる。
【００８０】またこの発明にかかる半導体レーザの製造
方法においては、半導体基板上に、活性層と、この活性
層を挟む上下クラッド層と、該少なくとも一方のクラッ
ド層内に位置する，上記活性層と同一の組成、またはこ
れより禁制帯幅の狭い組成よりなる可飽和吸収層とを含
む半導体層を順次成長する工程と、上記半導体層の一部
にメサ部を形成するよう該半導体層の該一部の両側を、
上記上クラッド層の一部を残すようエッチング除去する
工程と、上記半導体層のメサ部の両側に、該メサ部を埋
め込むよう電流ブロック層を、さらにこれにつづいて上
記メサ部の半導体層及び該電流ブロック層上に、コンタ
クト層を順次成長する工程と、上記半導体基板の裏面に
一方の電極を、上記コンタクト層上に他方の電極を形成
する工程とを含むものとしたので、自励発振を高い光出
力まで持続させることができる半導体レーザを、製造プ
ロセスを複雑にすることなく、高歩留りで製造すること
ができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による自励発振半導体
レーザを示す断面図。
【図２】この発明の第２の実施例による自励発振半導体
レーザを示す断面図。
【図３】上記実施例１，２に関して垂直方向の光の閉じ
込め係数とパルセーションが発生する最大光出力との関
係を示す図。
【図４】この発明の第６の実施例による自励発振半導体
レーザを示す断面図（図(a) ），及びそのエネルギーバ
ンド構造を示す図（図(b) ）。
【図５】従来の自励発振半導体レーザの断面図。
【図６】上記実施例１に関して、可飽和吸収による自励
発振モデルの計算手順を示す図。
【図７】上記実施例２に関して、垂直方向の光の閉じ込
め係数とパルセーションが発生する最大光出力の関係を
示す図。
【図８】上記実施例２に関して、ＭＱＷ構造の井戸層数
・光閉じ込め層の厚さと垂直方向の光閉じ込め係数の関
係を示す図。
【図９】この発明の第７の実施例による自励発振半導体
レーザを示す断面図（図(a) ），及びそのエネルギーバ
ンド構造を示す図（図(b) ）。
【図１０】この発明の第５の実施例による自励発振半導
体レーザを示す断面図。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 下クラッド層 ３ 活性層 ４ 上クラッド層 ５ ブロック層 １０ 活性領域 １１ 可飽和吸収領域 １００ 活性領域のＳＣＨ構造 １０１ 井戸層 １０２ バリア層 １０３ 光閉じ込め層 １１０ 可飽和吸収領域のＳＣＨ構造 ２０１，２０２ 可飽和吸収層

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 活性層と、この活性層を挟むクラッド層
    とを含み、上記活性層に電流を注入する領域を規定する
    電流注入手段を有する半導体層を備え、 上記活性層の、電流注入が行われる電流注入領域の垂直
    方向の光閉じ込め係数が、電流注入のない可飽和吸収領
    域の垂直方向の光閉じ込め係数より小さいことを特徴と
    する半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記活性層がダブルヘテロ構造からなり、電流注入が行
    われる上記電流注入領域の活性層の厚さが、電流注入の
    ない上記可飽和吸収領域の活性層の厚さより薄いことを
    特徴とする半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記活性層が多重量子井戸構造からなり、 電流注入が行われる上記電流注入領域の光閉じ込め層の
    厚さが、電流注入のない上記可飽和吸収領域の光閉じ込
    め層の厚さより薄いことを特徴とする半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記活性層が多重量子井戸構造からなり、 電流注入が行われる上記電流注入領域の活性層の井戸層
    の数が、電流注入のない上記可飽和吸収領域の活性層の
    井戸層の数より小さいことを特徴とする半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記活性領域が多重量子井戸構造からなり、 電流注入が行われる上記電流注入領域の活性層の井戸層
    の厚さが、電流注入のない上記可飽和吸収領域の活性層
    の井戸層の厚さより薄いことを特徴とする半導体レー
    ザ。
  6. 【請求項６】 活性層と、この活性層を挟むクラッド層
    とを含み、上記活性層に電流を注入する領域を規定する
    電流注入手段を有する半導体層を備え、 上記活性層の、電流注入が行われる電流注入領域の微分
    利得が、電流注入のない可飽和吸収領域の微分利得より
    小さいことを特徴とする半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の半導体レーザにおいて、 上記活性領域をダブルヘテロ構造で形成し、上記可飽和
    吸収領域を多重量子井戸構造で形成したことを特徴とす
    る半導体レーザ。
  8. 【請求項８】 活性層と、この活性層を挟むクラッド層
    とを含み、上記活性層に電流を注入する領域を規定する
    電流注入手段を有する半導体層を備え、 上記クラッド層中の位置に上記活性層と平行に設けら
    れ、該活性層と同一、又はこれより狭い禁制帯幅を有
    し、上記クラッド層中の位置で、多数キャリアに対する
    障壁がなくなる量以上の不純物をドープしてなる可飽和
    吸収層を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体レーザにおいて、 上記可飽和吸収層を上記上下のクラッド層内の各々に設
    けたことを特徴とする半導体レーザ。
  10. 【請求項１０】 半導体基板上に、活性層と、この活性
    層を挟む上下のクラッド層とを含む半導体層を順次成長
    する工程と、 上記半導体層の一部にメサ部を形成するよう、該半導体
    層の該メサ部の両側を上記下クラッド層が露出するまで
    エッチング除去する工程と、 上記半導体層のメサ部の両側の上記下クラッド層が露出
    した面上に、上記メサ部の活性層と異なる構成になり、
    上記メサ部の活性層よりなる活性領域の垂直方向の光閉
    じ込め係数が、該活性領域の両側の活性層よりなる可飽
    和吸収領域の垂直方向の光閉じ込め係数より小さくなる
    ような活性層を、さらにこれにつづいて上クラッド層，
    上記メサ部を埋め込む電流ブロック層，及び上記メサ部
    及び該電流ブロック層上のコンタクト層を順次成長する
    工程と、 上記半導体基板の裏面に一方の電極を、上記コンタクト
    層上に他方の電極を形成する工程とを含むことを特徴と
    する半導体レーザの製造方法。
  11. 【請求項１１】 半導体基板上に、活性層と、この活性
    層を挟む上下クラッド層と、該少なくとも一方のクラッ
    ド層内に位置する，上記活性層と同一の組成、またはこ
    れより禁制帯幅の狭い組成よりなる可飽和吸収層とを含
    む半導体層を順次成長する工程と、 上記半導体層の一部にメサ部を形成するよう該半導体層
    の該一部の両側を、上記上クラッド層の一部を残すよう
    エッチング除去する工程と、 上記半導体層のメサ部の両側に、該メサ部を埋め込むよ
    う電流ブロック層を、さらにこれにつづいて上記メサ部
    の半導体層及び該電流ブロック層上に、コンタクト層を
    順次成長する工程と、 上記半導体基板の裏面に一方の電極を、上記コンタクト
    層上に他方の電極を形成する工程とを含むことを特徴と
    する半導体レーザの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2744845A1 (fr) * 1996-01-17 1997-08-14 Nec Corp Dispositif laser semi-conducteur a faible bruit de fonctionnement, meme a haute temperature ambiante
US6160829A (en) * 1997-05-21 2000-12-12 Nec Corporation Self-sustained pulsation semiconductor laser
US7183569B2 (en) 1997-03-07 2007-02-27 Sharp Kabushiki Kaisha Gallium nitride semiconductor light emitting device having multi-quantum-well structure active layer, and semiconductor laser light source device
JP2010003887A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sony Corp 半導体レーザ、半導体レーザの製造方法、光ディスク装置および光ピックアップ

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539766A (en) * 1993-08-19 1996-07-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Distributed feedback semiconductor laser
WO1996030977A1 (en) * 1995-03-31 1996-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device and optical disk apparatus using the same
JPH08279650A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置、及び半導体レーザ装置の製造方法
JPH0936474A (ja) * 1995-07-14 1997-02-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ及びその製造方法
KR100329310B1 (ko) * 1996-03-04 2002-10-19 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 반도체 레이저
JPH1075011A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Sony Corp 半導体レーザ
US5850411A (en) * 1996-09-17 1998-12-15 Sdl, Inc Transverse electric (TE) polarization mode AlGaInP/GaAs red laser diodes, especially with self-pulsating operation
JPH10233556A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Mitsubishi Electric Corp リッジ型半導体レーザダイオードとその製造方法
JPH11145547A (ja) * 1997-11-05 1999-05-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザダイオード
JP2000183457A (ja) 1998-12-10 2000-06-30 Sony Corp 半導体レーザとその製造方法
US6804272B2 (en) 2000-04-12 2004-10-12 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Self-pulsating laser diode and a method for causing a laser diode to output light pulses
JP2002151786A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Sharp Corp 半導体レーザ素子
AU2002336660B2 (en) 2001-10-24 2009-06-25 Google Llc User definable image reference points
WO2006103643A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin A semiconductor laser device and a method for fabricating a semiconductor laser device
JP2009224397A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Sharp Corp 発光装置およびこれを利用した照明装置、表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2708767B2 (ja) * 1988-03-16 1998-02-04 日本電信電話株式会社 波長変換素子
EP0542479A1 (en) * 1991-11-15 1993-05-19 AT&T Corp. Method of making a semiconductor laser
JP3281666B2 (ja) * 1993-03-02 2002-05-13 三洋電機株式会社 半導体レーザ
US5416790A (en) * 1992-11-06 1995-05-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser with a self-sustained pulsation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2744845A1 (fr) * 1996-01-17 1997-08-14 Nec Corp Dispositif laser semi-conducteur a faible bruit de fonctionnement, meme a haute temperature ambiante
US7183569B2 (en) 1997-03-07 2007-02-27 Sharp Kabushiki Kaisha Gallium nitride semiconductor light emitting device having multi-quantum-well structure active layer, and semiconductor laser light source device
US6160829A (en) * 1997-05-21 2000-12-12 Nec Corporation Self-sustained pulsation semiconductor laser
JP2010003887A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Sony Corp 半導体レーザ、半導体レーザの製造方法、光ディスク装置および光ピックアップ
US7899102B2 (en) 2008-06-20 2011-03-01 Sony Corporation Semiconductor laser, method for manufacturing semiconductor laser, optical disk device, and optical pickup

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GB2287828B (en) 1998-04-01
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