JPH08330667A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH08330667A
JPH08330667A JP13637395A JP13637395A JPH08330667A JP H08330667 A JPH08330667 A JP H08330667A JP 13637395 A JP13637395 A JP 13637395A JP 13637395 A JP13637395 A JP 13637395A JP H08330667 A JPH08330667 A JP H08330667A
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JP
Japan
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semiconductor laser
laser
diode portion
layer
laser diode
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JP13637395A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Yaegashi
浩樹 八重樫
Hideaki Horikawa
英明 堀川
Tetsuhito Nakajima
徹人 中島
Osamu Goto
修 後藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To improve the reliability of a semiconductor laser by providing the laser to be hardly damaged even by the electric noise of a reverse bias. CONSTITUTION: The semiconductor laser 21 comprises a laser diode part 23 and a parallel diode part 25 on the same substrate 27. Its structure is preferably in a hetero structure in which the part 23 is embedded. Further, its structure is preferably in the laser 21 of a hetero structure embedded to be formed on an n-type substrate 27 in such a manner that the n-type current block layer 39 of the laser 21 is functioned as the n-type layer of the part 25.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、特に埋
め込みヘテロ構造を有するものに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to semiconductor lasers, especially those having a buried heterostructure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザにおいて、室温連続発振を
起こさせるには、通常のp−n接合では、しきい電流密
度が高すぎ、このためにキャリア閉じ込め効果により電
流密度を低くすることができるダブルヘテロ構造が必要
であった。更に、近年では、低電流動作、光学的特性の
改良のために、これに加えて種々の構造が提案されてい
る。この種の半導体レーザで、埋め込みヘテロ構造を有
するものの一例として例えばElectronics Letters Vol.
29 No.10 pp.873-875 に開示されるものを図10によっ
て説明する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor laser, a threshold current density is too high in a normal pn junction for causing continuous oscillation at room temperature. Therefore, the current density can be lowered by a carrier confinement effect. Heterostructure was required. Furthermore, in recent years, various structures have been proposed in addition to this for the purpose of low current operation and improvement of optical characteristics. As an example of this type of semiconductor laser having a buried heterostructure, for example, Electronics Letters Vol.
29 No.10 pp.873-875 will be described with reference to FIG.

【0003】この半導体レーザ1は、n-GaAs基板3上に
順次 n-InGaPクラッド層5、活性層7、 p-InGaPクラッ
ド層9、p-GaAsコンタクト層11を設け、それらの両側
に p-InGaP電流ブロック層13、 n-InGaP電流ブロック
層15を設け、更に上面下面それぞれにオーミック電極
17、19を設けることにより構成されている。このよ
うに構成された埋め込みヘテロ構造の半導体レーザ1で
は、活性層7が囲まれ、接合面と平行な方向にも屈折率
に変化がつけられるため、横方向にも光が閉じ込めら
れ、安定な横モードを得ることができる。
In this semiconductor laser 1, an n-InGaP clad layer 5, an active layer 7, a p-InGaP clad layer 9 and a p-GaAs contact layer 11 are sequentially provided on an n-GaAs substrate 3, and p- The InGaP current blocking layer 13 and the n-InGaP current blocking layer 15 are provided, and ohmic electrodes 17 and 19 are provided on the upper and lower surfaces, respectively. In the semiconductor laser 1 having the buried hetero structure configured as described above, since the active layer 7 is surrounded and the refractive index is changed in the direction parallel to the junction surface, light is confined in the lateral direction and stable. You can get the transverse mode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザ1では、電気的ノイズにより活性領域の p
-n接合に対して逆バイアスとなる電圧が印加されると、
破損しやすいという欠点を持っていた。本発明は上記状
況に鑑みてなされたもので、逆バイアスの電気的ノイズ
に対しても破損しにくい半導体レーザを提供し、半導体
レーザの信頼性向上を図ることを目的とする。
However, in the conventional semiconductor laser 1, the p of the active region is affected by electrical noise.
When a reverse bias voltage is applied to the -n junction,
It had the drawback of being easily damaged. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser that is less likely to be damaged by reverse bias electrical noise and to improve the reliability of the semiconductor laser.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る半導体レーザの構成は、レーザダイオー
ド部分と、該レーザダイオード部分と同一基板上に設け
られた並列ダイオード部分とを具備することを特徴とす
るものである。
The structure of a semiconductor laser according to the present invention for achieving the above object comprises a laser diode portion and a parallel diode portion provided on the same substrate as the laser diode portion. It is characterized by that.

【0006】[0006]

【作用】レーザダイオードp-電極、並列ダイオードn-電
極に正電圧、レーザダイオードn-電極、並列ダイオード
p-電極に負電圧を印加すると、レーザダイオード部分に
対して順バイアス、並列ダイオード部分に対して逆バイ
アスとなり、電流はレーザダイオード部分のみを通って
流れ、レーザ光が出力される一方、電気的ノイズなどに
より上述と逆の電圧が印加されると、レーザダイオード
部分に対して逆バイアス、並列ダイオード部分に対して
順バイアスとなり、電流は並列ダイオード部分のみを通
って流れる。
[Function] Laser diode p-electrode, parallel diode n-electrode positive voltage, laser diode n-electrode, parallel diode
When a negative voltage is applied to the p-electrode, it is forward-biased to the laser diode part and reverse-biased to the parallel diode part, and the current flows only through the laser diode part and laser light is output, while the electrical When a voltage reverse to the above is applied due to noise or the like, the laser diode portion is reverse biased and the parallel diode portion is forward biased, and the current flows only through the parallel diode portion.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明に係る半導体レーザの好適な実
施例を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に
よる半導体レーザの断面図である。この半導体レーザ2
1は、レーザダイオード部分23と、並列ダイオード部
分25とを有している。レーザダイオード部分23は、
n-GaAs基板27上に順次 n-InGaPクラッド層29、活性
層31、 p-InGaPクラッド層33、レーザダイオードp-
GaAsコンタクト層35を設け、それらの両側に p-InGaP
電流ブロック層37、 n-InGaP電流ブロック層39を設
け、更に上面下面それぞれにレーザダイオードp-オーミ
ック電極41、レーザダイオードn-オーミック電極43
を設けて埋め込みヘテロ構造を構成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the semiconductor laser according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser according to the present invention. This semiconductor laser 2
1 has a laser diode portion 23 and a parallel diode portion 25. The laser diode portion 23 is
An n-InGaP clad layer 29, an active layer 31, a p-InGaP clad layer 33, and a laser diode p- are formed on the n-GaAs substrate 27 in this order.
GaAs contact layers 35 are provided, and p-InGaP is provided on both sides of them.
A current blocking layer 37 and an n-InGaP current blocking layer 39 are provided, and a laser diode p-ohmic electrode 41 and a laser diode n-ohmic electrode 43 are provided on the upper and lower surfaces, respectively.
To form a buried heterostructure.

【0008】一方、並列ダイオード部分25は、上面か
ら n-InGaP電流ブロック層39に至るまでのレーザダイ
オードp-オーミック電極41、レーザダイオードp-GaAs
コンタクト層35、 p-InGaPクラッド層33を除去し、
露出した n-InGaP電流ブロック層39上の一部分に順次
並列ダイオード p-InGaP層45、並列ダイオードp-GaAs
コンタクト層47、並列ダイオードp-オーミック電極4
9を設けるとともに、露出した n-InGaP電流ブロック層
39上の他部分に並列ダイオードn-オーミック電極51
を設けて構成される。
On the other hand, the parallel diode portion 25 includes a laser diode p-ohmic electrode 41 and a laser diode p-GaAs extending from the upper surface to the n-InGaP current blocking layer 39.
The contact layer 35 and the p-InGaP cladding layer 33 are removed,
A parallel diode p-InGaP layer 45 and a parallel diode p-GaAs are sequentially formed on a part of the exposed n-InGaP current blocking layer 39.
Contact layer 47, parallel diode p-ohmic electrode 4
9 is provided, and a parallel diode n-ohmic electrode 51 is formed on the exposed n-InGaP current block layer 39 at another portion.
Is provided and configured.

【0009】このように構成される半導体レーザ21の
製造工程を図2〜図7に基づき説明する。図2はエピタ
キシャル工程を説明する図、図3はレーザダイオード部
分のエッチング工程を説明する図、図4は電流ブロック
層成長工程を説明する図、図5はクラッド層、レーザダ
イオードコンタクト層成長工程を説明する図、図6はコ
ンタクト層、クラッド層の分離工程を説明する図、図7
は電極形成工程を説明する図である。先ず、図2に示す
ように、MOVPE(有機金属気相エピタキシャル成
長)により、n-GaAs基板27上に n-InGaPクラッド層2
9、活性層31、 p-InGaPクラッド層33を順次成長さ
せる。
A manufacturing process of the semiconductor laser 21 having the above structure will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram illustrating an epitaxial process, FIG. 3 is a diagram illustrating an etching process of a laser diode portion, FIG. 4 is a diagram illustrating a current block layer growing process, and FIG. 5 is a cladding layer and a laser diode contact layer growing process. FIG. 6 is a diagram for explaining the step of separating the contact layer and the clad layer.
FIG. 6 is a diagram illustrating an electrode forming step. First, as shown in FIG. 2, the n-InGaP cladding layer 2 is formed on the n-GaAs substrate 27 by MOVPE (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
9, the active layer 31, and the p-InGaP cladding layer 33 are sequentially grown.

【0010】図3に示すように、ストライプ状SiO2
膜61をマスクとして臭化水素酸、過酸化水素混合溶液
により p-InGaPクラッド層33、活性層31、 n-InGaP
クラッド層29の途中までをエッチングする。
As shown in FIG. 3, striped SiO 2
Using the film 61 as a mask, the p-InGaP clad layer 33, the active layer 31, and the n-InGaP are mixed with a mixed solution of hydrobromic acid and hydrogen peroxide.
The middle of the clad layer 29 is etched.

【0011】図4に示すように、ストライプ状SiO2
膜61をマスクとするMOVPE選択成長により、 p-I
nGaP電流ブロック層37、 n-InGaP電流ブロック層39
を順次成長させる。
As shown in FIG. 4, stripe-shaped SiO 2
By the MOVPE selective growth using the film 61 as a mask, pI
nGaP current blocking layer 37, n-InGaP current blocking layer 39
To grow sequentially.

【0012】図5に示すように、ストライプ状SiO2
膜61をフッ酸により除去したのち、MOVPEにより
p-InGaPクラッド層33、レーザダイオードp-GaAsコン
タクト層35を成長させる。
As shown in FIG. 5, stripe-shaped SiO 2
After removing the film 61 with hydrofluoric acid, by MOVPE
The p-InGaP cladding layer 33 and the laser diode p-GaAs contact layer 35 are grown.

【0013】図6に示すように、活性層31に平行なス
トライプ状開口部を有するSiO2膜63をマスクとし
て、臭化水素酸、過酸化水素混合溶液によりレーザダイ
オードp-GaAsコンタクト層35、 p-InGaPクラッド層3
3及び n-InGaP電流ブロック層39の途中までをエッチ
ングする。この工程により、並列ダイオードp-GaAsコン
タクト層47がレーザダイオードp-GaAsコンタクト層3
5から分離され、並列ダイオード p-InGaP層45が p-I
nGaPクラッド層33から分離される。
As shown in FIG. 6, the laser diode p-GaAs contact layer 35 is formed by a mixed solution of hydrobromic acid and hydrogen peroxide using the SiO 2 film 63 having a stripe-shaped opening parallel to the active layer 31 as a mask. p-InGaP clad layer 3
3 and the n-InGaP current blocking layer 39 is partially etched. Through this step, the parallel diode p-GaAs contact layer 47 is changed to the laser diode p-GaAs contact layer 3
5, the parallel diode p-InGaP layer 45 has a pI
Separated from the nGaP cladding layer 33.

【0014】図7に示すように、SiO2 膜63をフッ
酸により除去したのち、レーザダイオードp-オーミック
電極41、レーザダイオードn-オーミック電極43、並
列ダイオードp-オーミック電極49及び並列ダイオード
n-オーミック電極51を蒸着とリフトオフ法により形成
することで、半導体レーザ21の製造工程が終了する。
As shown in FIG. 7, after removing the SiO 2 film 63 with hydrofluoric acid, a laser diode p-ohmic electrode 41, a laser diode n-ohmic electrode 43, a parallel diode p-ohmic electrode 49 and a parallel diode are formed.
The manufacturing process of the semiconductor laser 21 is completed by forming the n-ohmic electrode 51 by vapor deposition and the lift-off method.

【0015】この半導体レーザ21の動作は、図8に示
す等価回路で説明できる。レーザダイオード部分23
は、図に示す順方向ダイオード71に相当し、並列ダイ
オード部分25は、逆方向ダイオード73に相当する。
レーザダイオードp-オーミック電極41、並列ダイオー
ドn-オーミック電極51に正電圧、レーザダイオードn-
オーミック電極43、並列ダイオードp-オーミック電極
49に負電圧を印加すると、レーザダイオード部分23
に対して順バイアス、並列ダイオード部分25に対して
逆バイアスとなり、電流はレーザダイオード部分23の
みを通って流れ、レーザ光が出力される。一方、電気的
ノイズなどにより上述と逆の電圧が印加されると、レー
ザダイオード部分23に対して逆バイアス、並列ダイオ
ード部分25に対して順バイアスとなり、電流は並列ダ
イオード部分25のみを通って流れることになる。
The operation of the semiconductor laser 21 can be explained by the equivalent circuit shown in FIG. Laser diode part 23
Corresponds to the forward diode 71 shown in the figure, and the parallel diode portion 25 corresponds to the reverse diode 73.
Laser diode p-Ohmic electrode 41, parallel diode n-Ohmic electrode 51 positive voltage, laser diode n-
When a negative voltage is applied to the ohmic electrode 43 and the parallel diode p-ohmic electrode 49, the laser diode portion 23
, And the parallel diode portion 25 is reverse biased, and the current flows only through the laser diode portion 23, and laser light is output. On the other hand, when a voltage reverse to the above is applied due to electrical noise or the like, the laser diode portion 23 is reversely biased and the parallel diode portion 25 is forward biased, and the current flows only through the parallel diode portion 25. It will be.

【0016】このように、上述の半導体レーザ21によ
れば、電気的ノイズによりレーザダイオード部分23に
対して逆バイアスとなるように電圧が印加された場合で
あっても、電流が並列ダイオード部分25を順方向に流
れるので、逆バイアスのノイズによる素子の破壊を防止
することができる。
As described above, according to the semiconductor laser 21 described above, even when the voltage is applied to the laser diode portion 23 so as to be reverse biased due to the electrical noise, the current flows in the parallel diode portion 25. Since the current flows in the forward direction, it is possible to prevent the element from being damaged by the noise of the reverse bias.

【0017】図9は本発明による半導体レーザの他の実
施例を示す断面図である。この実施例による半導体レー
ザ81は、上述の半導体レーザ21の構成に加え、第一
表面配線電極83、第二表面配線電極85及び裏面配線
電極87を設けたことを特徴としている。これらの電極
83、85、87は、蒸着とリフトオフ法により形成さ
れる。
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the semiconductor laser according to the present invention. The semiconductor laser 81 according to this embodiment is characterized in that a first front surface wiring electrode 83, a second front surface wiring electrode 85, and a back surface wiring electrode 87 are provided in addition to the configuration of the semiconductor laser 21 described above. These electrodes 83, 85, 87 are formed by vapor deposition and lift-off method.

【0018】この半導体レーザ81の動作は、上述の半
導体レーザ21と同様に、図8に示す等価回路で説明で
きる。即ち、第一表面配線電極83に正電圧、第二表面
配線電極85及び裏面配線電極87に負電圧を印加する
と、レーザダイオード部分23に対して順バイアス、並
列ダイオード部分25に対して逆バイアスとなり、電流
はレーザダイオード部分23のみを通って流れ、レーザ
光が出力される。一方、電気的ノイズなどにより上述と
逆の電圧が印加されると、レーザダイオード部分23に
対して逆バイアス、並列ダイオード部分25に対して順
バイアスとなり、電流は並列ダイオード部分25のみを
通って流れることになる。
The operation of the semiconductor laser 81 can be explained by the equivalent circuit shown in FIG. 8, as with the semiconductor laser 21 described above. That is, when a positive voltage is applied to the first front surface wiring electrode 83 and a negative voltage is applied to the second front surface wiring electrode 85 and the back surface wiring electrode 87, a forward bias is applied to the laser diode portion 23 and a reverse bias is applied to the parallel diode portion 25. , The current flows only through the laser diode portion 23, and laser light is output. On the other hand, when a voltage reverse to the above is applied due to electrical noise or the like, the laser diode portion 23 is reversely biased and the parallel diode portion 25 is forward biased, and the current flows only through the parallel diode portion 25. It will be.

【0019】この実施例による半導体レーザ81によれ
ば、上述の半導体レーザ21と同様の効果が得られる
上、レーザダイオードp-オーミック電極41と並列ダイ
オードn-オーミック電極51とが第一表面配線電極83
によって接続されるので、配線数を少なくすることがで
き、配線工程を簡略化することができる。
According to the semiconductor laser 81 of this embodiment, the same effect as that of the above-mentioned semiconductor laser 21 can be obtained, and the laser diode p-ohmic electrode 41 and the parallel diode n-ohmic electrode 51 are the first surface wiring electrode. 83
Since they are connected by, the number of wirings can be reduced and the wiring process can be simplified.

【0020】なお、本発明による半導体レーザは、上述
した実施例の半導体の導電型を反転した構成で実施する
ものであってもよい。また、同じ構造で、材料を変えて
実施するものであってもよい。
The semiconductor laser according to the present invention may be implemented with a configuration in which the conductivity type of the semiconductor of the above-mentioned embodiment is reversed. Alternatively, the same structure may be used and the material may be changed.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体レーザによれば、同一基板上にレーザダイオー
ド部分と、並列ダイオード部分とを設けたので、電気的
ノイズなどによりレーザダイオード部分に対して逆バイ
アスの電圧が印加された場合であっても、電流は並列ダ
イオード部分のみを通って流れるので、逆バイアスのノ
イズによる素子の破壊を防止することができ、半導体レ
ーザの信頼性を向上させることができる。
As described in detail above, according to the semiconductor laser of the present invention, since the laser diode portion and the parallel diode portion are provided on the same substrate, the laser diode portion may be affected by electrical noise or the like. On the other hand, even when a reverse bias voltage is applied, the current flows only through the parallel diode part, so it is possible to prevent element breakdown due to reverse bias noise and improve the reliability of the semiconductor laser. Can be made.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による半導体レーザの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】エピタキシャル工程を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an epitaxial process.

【図3】レーザダイオード部分のエッチング工程を説明
する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an etching process of a laser diode portion.

【図4】電流ブロック層成長工程を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a current block layer growing step.

【図5】クラッド層、レーザダイオードコンタクト層成
長工程を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a step of growing a clad layer and a laser diode contact layer.

【図6】コンタクト層、クラッド層の分離工程を説明す
る図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a step of separating a contact layer and a clad layer.

【図7】電極形成工程を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an electrode forming step.

【図8】本発明による半導体レーザの等価回路を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of a semiconductor laser according to the present invention.

【図9】本発明による半導体レーザの他の実施例を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図10】従来の半導体レーザの断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21、81 半導体レーザ 23 レーザダイオード部分 25 並列ダイオード部分 27 n-GaAs基板(基板) 39 半導体レーザのn-電流ブロック層 41 レーザダイオード部分p-オーミック電極 51 並列ダイオード部分のn-オーミック電極 83 配線電極 21, 81 Semiconductor laser 23 Laser diode part 25 Parallel diode part 27 n-GaAs substrate (substrate) 39 n-current block layer of semiconductor laser 41 Laser diode part p-ohmic electrode 51 n-ohmic electrode of parallel diode part 83 Wiring electrode

フロントページの続き (72)発明者 後藤 修 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内Continued Front Page (72) Inventor Osamu Goto 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザダイオード部分と、 該レーザダイオード部分と同一基板上に設けられた並列
ダイオード部分とを具備することを特徴とする半導体レ
ーザ。
1. A semiconductor laser comprising a laser diode portion and a parallel diode portion provided on the same substrate as the laser diode portion.
【請求項2】 前記レーザダイオード部分が埋め込みヘ
テロ構造であることを特徴とする請求項1記載の半導体
レーザ。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the laser diode portion has a buried heterostructure.
【請求項3】 n-基板上に構成される請求項2記載の半
導体レーザにおいて、 該半導体レーザのn-電流ブロック層が前記並列ダイオー
ド部分の n層として機能することを特徴とする半導体レ
ーザ。
3. A semiconductor laser according to claim 2, which is formed on an n-substrate, wherein an n-current blocking layer of the semiconductor laser functions as an n layer of the parallel diode portion.
【請求項4】 p-基板上に構成される請求項2記載の半
導体レーザにおいて、 該半導体レーザのp-電流ブロック層が前記並列ダイオー
ド部分の p層として機能することを特徴とする半導体レ
ーザ。
4. The semiconductor laser according to claim 2, which is formed on a p-substrate, wherein a p-current blocking layer of the semiconductor laser functions as a p-layer of the parallel diode portion.
【請求項5】 請求項3記載の半導体レーザにおいて、 レーザダイオード部分のp-オーミック電極と、並列ダイ
オード部分のn-オーミック電極が共通の配線電極で接続
されていることを特徴とする半導体レーザ。
5. The semiconductor laser according to claim 3, wherein the p-ohmic electrode of the laser diode portion and the n-ohmic electrode of the parallel diode portion are connected by a common wiring electrode.
【請求項6】 請求項4記載の半導体レーザにおいて、 レーザダイオード部分のn-オーミック電極と、並列ダイ
オード部分のp-オーミック電極が共通の配線電極で接続
されていることを特徴とする半導体レーザ。
6. The semiconductor laser according to claim 4, wherein the n-ohmic electrode of the laser diode portion and the p-ohmic electrode of the parallel diode portion are connected by a common wiring electrode.
JP13637395A 1995-06-02 1995-06-02 Semiconductor laser Pending JPH08330667A (en)

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