JPH0786676A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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Publication number
JPH0786676A
JPH0786676A JP22609093A JP22609093A JPH0786676A JP H0786676 A JPH0786676 A JP H0786676A JP 22609093 A JP22609093 A JP 22609093A JP 22609093 A JP22609093 A JP 22609093A JP H0786676 A JPH0786676 A JP H0786676A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
saturable absorber
stripe
semiconductor laser
active layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP22609093A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiro Hashitsu
敏宏 橋津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0786676A publication Critical patent/JPH0786676A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0658Self-pulsating

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定して、縦モードを多モード化し、波長ス
ペクトルの幅広化をはかる 【構成】 少なくとも第1のクラッド層11と、活性層
13と、第2のクラッド層12とを有する半導体レーザ
において、その少なくともいずれか一方のクラッド層1
2内に、活性層13に対向して可飽和吸収体層14が配
置された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに係わ
る。
【0002】
【従来の技術】コンパディスク、レーザディスク、光磁
気ディスク等の各種光ディスクの記録・再生等の光源に
用いられる半導体レーザにおいては、戻り光ノイズの低
減化をはかる上で縦モードが多モードの半導体レーザを
用いることが望ましい。
【0003】デジタル信号の記録・再生を行う光源の場
合は、上述した多モード半導体レーザを用いることで、
戻り光ノイズに関しては殆ど問題がないが、レーザディ
スクにおけるように、画像信号を読み出す場合において
は、多モード化のみならず、波長スペクトルの線幅が拡
大化されることが望まれる。
【0004】この縦モードの多モード化およびその波長
スペクトルの線幅拡大化をはかった半導体レーザとして
は、例えばCSP(Channeled Subustrate Planner)構
造、V−SIS(Vertical Channeled Substrate Inner
Stripe)構造、SAS(Self-Aligned Structure Lase
r)構造等により、活性層中における電流注入部すなわ
ちストライプ部の両側に作りつけの屈折率差Δnの制御
による可飽和吸収体になり得る領域を形成し、光とキャ
リアの相互作用による発光部の屈折率の振動によって縦
モードの多モード化と波長スペクトルの線幅の拡大化を
はかるものがある。
【0005】例えば東芝レビュー40巻7 号、第576 〜57
8 頁に開示された半導体レーザは、電流狭窄によって活
性層に電流注入のストライプを形成するとともに、クラ
ッド層の厚さの相違によって、このストライプより広い
光ガイド領域を構成し、活性層において、そのストライ
プの両外側に可飽和吸収体領域が生じるようにして光と
キャリアの相互作用による発光部の屈折率の振動による
繰り返しQスイチッング現象を生じさせて、いわゆるパ
ルセーションを起こさせるものである。
【0006】すなわち、この場合、ストライプ部に電流
注入を行うことによって発振すなわち発光を生じさせる
と、その光子の発生によって光子密度が上昇し可飽和吸
収体の吸収係数が低下することになる。したがってこれ
によって共振器損失が低下することになり、この共振器
損失の低下によって光子密度が急激に上昇し、この光子
密度の上昇によってキャリア密度が低下して発振が停止
するに至る。この発振が停止すると、光子密度が低下す
るので、再び可飽和吸収体の吸収係数が上昇することに
なってキャリア密度が上昇し、発振が開始され、上述し
た動作が繰り返し行われてパルセーションが生じるよう
になされるものである。
【0007】ところで、この場合、活性層に可飽和吸収
体領域を形成するためには、活性層のストライプ内外の
Δnが例えば1〜5×10-3となるように、活性層およ
びクラッド層の厚さを正確に制御、選定するものであ
る。
【0008】このように、各層の厚さは正確に設定され
る必要があり、膜厚のばらつきが、パルセーションの発
生を生じさせることができるか否に大きな影響があるこ
とから、その設計、製造、歩留り、信頼性に問題があ
る。
【0009】また、この場合の半導体レーザであること
が必要であり、そのため動作電流の低減化に制約があ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の屈折
率差Δnの制御にとらわれることなく種々の構造にて安
定して、縦モードを多モード化し、波長スペクトルの幅
広化をはかったすなわちパルセーション半導体レーザを
構成する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1および図
2にその各例の電流注入のストライプ方向に沿う面での
略線的断面図をそれぞれ示すように、少なくとも第1の
クラッド層11と、活性層13と、第2のクラッド層1
2とを有する半導体レーザにおいて、その少なくともい
ずれか一方のクラッド層、例えば図1に示すように、第
2のクラッド層12内に、あるいは図2に示すように、
第1のクラッド層11内に、活性層13に対向して可飽
和吸収体層14が配置された構成とする。
【0012】可飽和吸収体層14は、全面的に形成する
こともできるし、電流注入ストライプ部の延長方向の一
部例えばストライプの両端、あるいはストライプの両端
より内側の一部に可飽和吸収体層14を欠如させた部分
を形成することもできるものであるが、少なくともスト
ライプ部内において活性層13と対向して可飽和吸収体
層14が形成されるようにする。
【0013】
【作用】上述したように、本発明においては、ストライ
プ部すなわち電流通路内に活性層13と対向して可飽和
吸収体層14を配置したので、これの存在によって光と
キャリアの相互作用により発光部の屈折率が振動し、こ
れによって縦モードの多モード化および波長スペクトル
の線幅の拡大化を生じさせることができる。
【0014】すなわち、この構成において、活性層13
に電流注入がなされ、発光が生じると、これよりの滲み
出し光が可飽和吸収体層14に吸収されるが、この可飽
和吸収体層14における光子密度が大となると、その屈
折率が低下しこの層14における光の吸収が飽和し、こ
の層14への光の吸収が抑えられることによって活性層
13における光子密度が急激に上昇し、この光子密度の
上昇によってキャリア密度が低下する。そして、このよ
うにキャリア密度が低下することによって、発振が停止
する。この発振が停止すると、光子密度が低下すること
によって可飽和吸収体の吸収係数が上昇するとともに再
びキャリア密度が上昇し、発振が開始され、上述した動
作が繰り返し行われてパルセーションが生じる。
【0015】そして、このようにパルセーションを生じ
させることによってその発振の縦モードが、図3にその
スペクトル図を示すように、多モード化され、かつ線幅
の拡大を行うことができるものである。
【0016】上述したように、本発明では活性層13と
は別に、クラッド層内に可飽和吸収体層14を設ける構
成とするので、活性層の膜厚等による直接的な影響が回
避されることから、その設計、製造、構造の自由度が大
となり、さらに安定して、パルセーション動作を確実に
行うことができる。
【0017】また、活性層13に対向して可飽和吸収体
層14を配置する構成とするので、種々の構造の半導体
レーザに適用することができる。
【0018】
【実施例】図1を参照して本発明をAlGaAs系の半
導体レーザに適用する場合の一例を説明する。
【0019】この例では、第1導電型例えばn型の化合
物半導体単結晶基体例えばGaAs基体10上に、図示
しないが必要に応じてバファア層をエピタキシャル成長
し、これの上に、順次第1導電型の例えば厚さ1.5μ
mのAl0.47Ga0.53Asよりなる第1のクラッド層1
1、例えばアンドープのAl0.13Ga0.87Asよりなる
活性層13、第2導電型この例ではp型の例えば厚さ
0.3μmのAl0.47Ga0.53Asよりなる下層の第2
のクラッド層12A、これと同導電型の例えば厚さ50
0Å以下のGaAsからなる可飽和吸収体層14、これ
と同導電型の例えば厚さ1.5μmの上層の第2のクラ
ッド層12B、これと同導電型の高不純物濃度のGaA
s層からなるキャップ層15をそれぞれMOCVD(Me
tal Organic Chemical Vapor Deposition)等によってエ
ピタキシャル成長する。
【0020】この例では、第2のクラッド層が下層クラ
ッド層12Aと上層クラッド層12Bとよりなり、両層
12Aおよび12B間すなわちに第2のクラッド層12
内に可飽和吸収体層14が配置された構成をとるもので
ある。
【0021】そして、キャップ層15上と基体10側と
にオーミックに電極16および17が形成され。
【0022】図1の例は、活性層13の基体10とは反
対側の第2のクラッド層12に可飽和吸収体層14を配
置した場合であるが、図2に示すように、可飽和吸収体
層14を基体10側の第1のクラッド層11内に配置す
る構成とすることもできる。
【0023】図2において、図1と対応する部分には同
一符号を付して重複説明を省略するが、この例では、第
1のクラッド層11を下層のクラッド層11Aと例えば
厚さ0.3μmの上層のクラッド層11Bとによって構
成し、両者間に第1導電型の例えば厚さ500Å以下の
GaAsよりなる可飽和吸収体層14を配置した構成と
し得る。
【0024】そして、本発明半導体レーザにおけるスト
ライプ構造は、種々の構造を採ることができる。
【0025】図4は、その一例におけるストライプ方向
と直交する方向の断面図を示すもので、この場合、第1
の導電型の基体10上に予め第2の導電型の電流阻止層
21をエピタキシャル成長して、この電流阻止層21を
貫通してストライプ状の凹部18を形成しておき、これ
の上に第1のクラッド層11を形成する構成を採った場
合である。
【0026】あるいは、図5に他の一例におけるストラ
イプ方向と直交する方向の断面図を示すように、ストラ
イプ部を挟んでその両側に、キャップ層15側からこの
キャップ層15、第2のクラッド層12(すなわち12
Aおよび12B)、および活性層13を横切って第1の
クラッド層11に至る絶縁層ないしは高抵抗層19を形
成して、電流注入領域をストライプ部に限定的に形成す
る。
【0027】この絶縁層ないしは高抵抗層19の形成
は、キャップ層15から第1のクラッド層11に至るメ
サ溝を形成してこのメサ溝内に例えばSiO2 ,Al2
3 等の絶縁層をを埋込んで形成することもできるし、
この絶縁層ないしは高抵抗層19の形成部に選択的にプ
ロトン等の打ち込みを行って高抵抗化するなどの方法に
よって形成することができる。
【0028】また、図6に更に他の一例におけるストラ
イプ方向と直交する方向の断面図を示すように、例えば
可飽和吸収体層14のストライプ部形成部の両側に第1
の導電型すなわち第2のクラッド層12と異なる導電型
この例ではn型のGaAsよりなる電流阻止層20を形
成して、電流注入領域をストライプに限定する構造とす
ることもできる。
【0029】本発明は、上述した各種ストライプ半導体
レーザ構造を採ることができるものであり、いずれにお
いても、そのストライプにおいて、活性層13に対向し
て可飽和吸収体層14を設けたことによって、活性層1
3に電流注入がなされ、発光が生じると、これよりの滲
み出し光の可飽和吸収体層14への吸収が生じ、これに
よって可飽和吸収体層14における光子密度の増大し、
その屈折率が低下することによって光の吸収に飽和が生
じ、この層14への光の吸収が抑えられることによって
活性層13における光子密度が急激に上昇し、この光子
密度の上昇によってキャリア密度が低下するという現象
を生じさせることができる。そして、このようにキャリ
ア密度が低下することによって、発振が停止すると、光
子密度が低下するので、可飽和吸収体の吸収係数が上昇
するとともに再びキャリア密度が上昇し、発振が開始
し、上述した動作を繰り返してパルセーションを生じさ
せることができる。
【0030】このようにして縦モードの多モード化と線
幅の拡大を行うことができるものである。
【0031】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、ス
トライプ部内に活性層13と対向して可飽和吸収体層1
4を配置したので、これの存在によって光とキャリアの
相互作用により発光部の屈折率が振動し、これによって
縦モードの多モード化および波長スペクトルの線幅の拡
大化を生じさせることができる。
【0032】そして、本発明では活性層13とは別に、
可飽和吸収体層14をクラッド層内に配置した構成とす
るので、設計の自由度が増すとともに、その制御が容易
となり、活性層13の膜厚依存性を低減できることか
ら、パルセーション動作を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体レーザの一例のストライプ
方向に沿う方向の断面図である。
【図2】本発明による半導体レーザの他の一例のストラ
イプ方向に沿う方向の断面図である。
【図3】本発明による半導体レーザの発振スペクトル図
である。
【図4】本発明による半導体レーザの一例のストライプ
方向と直交する方向の断面図である。
【図5】本発明による半導体レーザの他のストライプ方
向と直交する方向の断面図である。
【図6】本発明による半導体レーザの他のストライプ方
向と直交する方向の断面図である。
【符号の説明】
10 基体 11 第1のクラッド層 12 第2のクラッド層 11A,12A 下層のクラッド層 11B,12B 上層のクラッド層 13 活性層 14 可飽和吸収体層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1のクラッド層と、活性層
    と、第2のクラッド層とを有する半導体レーザにおい
    て、 少なくとも一方のクラッド層内に上記活性層に対向して
    可飽和吸収体層が配置されてなることを特徴とする半導
    体レーザ。
JP22609093A 1993-09-10 1993-09-10 半導体レーザ Pending JPH0786676A (ja)

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JP22609093A JPH0786676A (ja) 1993-09-10 1993-09-10 半導体レーザ

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JP22609093A Pending JPH0786676A (ja) 1993-09-10 1993-09-10 半導体レーザ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1996037024A1 (en) * 1995-05-17 1996-11-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser and optical disk device
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