JPH0897514A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH0897514A JPH0897514A JP23317794A JP23317794A JPH0897514A JP H0897514 A JPH0897514 A JP H0897514A JP 23317794 A JP23317794 A JP 23317794A JP 23317794 A JP23317794 A JP 23317794A JP H0897514 A JPH0897514 A JP H0897514A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 端面で劣化が起こらず、共振器長の調整が容
易で、基板面と直角方向にビーム光を取り出しうる半導
体発光素子を提供する。 【構成】 活性層４が両側からクラッド層３、６、８に
より挟持されたサンドイッチ構造を少なくとも有する半
導体層が基板１の表面に積層され、前記活性層のバンド
ギャップエネルギーが前記両クラッド層のバンドギャッ
プエネルギーより小さい材料で形成されるダブルヘテロ
接合型の半導体発光素子であって、前記活性層の少なく
とも１つの端面が前記半導体層の積層面に対して４５°
の傾斜面とされ、前記活性層からの光を該積層面と直角
方向に反射させる。
易で、基板面と直角方向にビーム光を取り出しうる半導
体発光素子を提供する。 【構成】 活性層４が両側からクラッド層３、６、８に
より挟持されたサンドイッチ構造を少なくとも有する半
導体層が基板１の表面に積層され、前記活性層のバンド
ギャップエネルギーが前記両クラッド層のバンドギャッ
プエネルギーより小さい材料で形成されるダブルヘテロ
接合型の半導体発光素子であって、前記活性層の少なく
とも１つの端面が前記半導体層の積層面に対して４５°
の傾斜面とされ、前記活性層からの光を該積層面と直角
方向に反射させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザなどの半導
体発光素子に関する。さらに詳しくは、活性層の端面に
おいて半導体層内で活性層からの光が半導体層の積層面
に対して直角方向に反射される半導体発光素子に関す
る。
体発光素子に関する。さらに詳しくは、活性層の端面に
おいて半導体層内で活性層からの光が半導体層の積層面
に対して直角方向に反射される半導体発光素子に関す
る。
【０００２】ここに半導体発光素子とは、ｐｎ接合また
はｐｉｎなどダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード
（以下、ＬＥＤという）、スーパルミネッセントダイオ
ード（ＳＬＤ）または半導体レーザダイオード（ＬＤ）
などの光を発生する半導体素子をいう。
はｐｉｎなどダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード
（以下、ＬＥＤという）、スーパルミネッセントダイオ
ード（ＳＬＤ）または半導体レーザダイオード（ＬＤ）
などの光を発生する半導体素子をいう。
【０００３】
【従来の技術】従来の半導体レーザの一例を図６に斜視
図で示す。図６において、２１は、たとえばｎ型のＧａ
Ａｓなどからなる半導体基板で、その上にたとえばｎ型
のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）から
なる下部クラッド層２２、ノンドープまたはｎ型もしく
はｐ型のたとえばＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．
３、ｗ＜ｖ）からなる活性層２３、ｐ型のＡｌv Ｇａ
1-v Ａｓからなる第１上部クラッド層２４、ｎ型ＧａＡ
ｓからなる電流阻止層２５、ｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓか
らなる第２上部クラッド層２６、ｐ型ＧａＡｓからなる
コンタクト層が順次積層され、上面および下面にそれぞ
れｐ側電極２８、ｎ側電極２９が設けられて半導体レー
ザのチップが形成されている。この構造で、ｎ型ＧａＡ
ｓからなる電流阻止層２５により注入電流を幅Ｗのスト
ライプ状活性領域に制限すると同時に、活性層にて発生
した光を吸収することにより、ストライプ内外に屈折率
差を設ける働きをなす。したがって、横方向に光は閉じ
込められ、幅Ｗのストライプ状活性領域２３ａを安定し
て導波する赤色または赤外線の屈折率導波構造型半導体
レーザとして用いられている。
図で示す。図６において、２１は、たとえばｎ型のＧａ
Ａｓなどからなる半導体基板で、その上にたとえばｎ型
のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）から
なる下部クラッド層２２、ノンドープまたはｎ型もしく
はｐ型のたとえばＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．
３、ｗ＜ｖ）からなる活性層２３、ｐ型のＡｌv Ｇａ
1-v Ａｓからなる第１上部クラッド層２４、ｎ型ＧａＡ
ｓからなる電流阻止層２５、ｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓか
らなる第２上部クラッド層２６、ｐ型ＧａＡｓからなる
コンタクト層が順次積層され、上面および下面にそれぞ
れｐ側電極２８、ｎ側電極２９が設けられて半導体レー
ザのチップが形成されている。この構造で、ｎ型ＧａＡ
ｓからなる電流阻止層２５により注入電流を幅Ｗのスト
ライプ状活性領域に制限すると同時に、活性層にて発生
した光を吸収することにより、ストライプ内外に屈折率
差を設ける働きをなす。したがって、横方向に光は閉じ
込められ、幅Ｗのストライプ状活性領域２３ａを安定し
て導波する赤色または赤外線の屈折率導波構造型半導体
レーザとして用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体レー
ザにおいては、ストライプ状活性領域２３ａが露出する
端面はいずれもこれらの半導体層が積み重ねられる方向
に対して垂直であり、端面間で光の共振器が形成される
が、端面が光を吸収し、温度上昇による劣化が避けられ
ない構造となっている。
ザにおいては、ストライプ状活性領域２３ａが露出する
端面はいずれもこれらの半導体層が積み重ねられる方向
に対して垂直であり、端面間で光の共振器が形成される
が、端面が光を吸収し、温度上昇による劣化が避けられ
ない構造となっている。
【０００５】また、製造上、劈開が必要なため、共振器
長に制限があって、２００μｍ以上のものしか製造され
ていない。発生されるべきレーザ光の必要強度からいえ
ば共振器長は１００μｍ以下でも半導体レーザは製造可
能でありうるが、そのようなものは製造されていない。
長に制限があって、２００μｍ以上のものしか製造され
ていない。発生されるべきレーザ光の必要強度からいえ
ば共振器長は１００μｍ以下でも半導体レーザは製造可
能でありうるが、そのようなものは製造されていない。
【０００６】また、従来の半導体レーザや発光層がクラ
ッド層で挟まれ端面から発光するＬＥＤなどの半導体発
光素子においては、光が常に端面から垂直に放射される
ので、その半導体発光素子が搭載される半導体チップに
垂直な方向に光を発射するためには、たとえば図７に示
されるような反射面２０を半導体積層１１の端面の外側
に新たに製作して、光路１３を垂直方向に向ける必要が
ある。
ッド層で挟まれ端面から発光するＬＥＤなどの半導体発
光素子においては、光が常に端面から垂直に放射される
ので、その半導体発光素子が搭載される半導体チップに
垂直な方向に光を発射するためには、たとえば図７に示
されるような反射面２０を半導体積層１１の端面の外側
に新たに製作して、光路１３を垂直方向に向ける必要が
ある。
【０００７】本発明は、以上のような従来の半導体発光
素子が有する問題を解決し、端面劣化が起こらず、共振
器長の調整が容易であり、また、発生する光の取り出し
方向に選択性をもたせうる半導体発光素子を提供するこ
とを目的とする。
素子が有する問題を解決し、端面劣化が起こらず、共振
器長の調整が容易であり、また、発生する光の取り出し
方向に選択性をもたせうる半導体発光素子を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、活性層が両側からクラッド層により挟持された
サンドイッチ構造を少なくとも有する半導体層が基板表
面に積層され、前記活性層のバンドギャップエネルギー
が前記両クラッド層のバンドギャップエネルギーより小
さい材料で形成されるダブルヘテロ接合型の半導体発光
素子であって、前記活性層の少なくとも１つの端面が前
記半導体層の積層面に対して４５°の傾斜面とされ、前
記活性層からの光を該積層面と直角方向に反射させる構
造をしている。
素子は、活性層が両側からクラッド層により挟持された
サンドイッチ構造を少なくとも有する半導体層が基板表
面に積層され、前記活性層のバンドギャップエネルギー
が前記両クラッド層のバンドギャップエネルギーより小
さい材料で形成されるダブルヘテロ接合型の半導体発光
素子であって、前記活性層の少なくとも１つの端面が前
記半導体層の積層面に対して４５°の傾斜面とされ、前
記活性層からの光を該積層面と直角方向に反射させる構
造をしている。
【０００９】前記傾斜面の表面に反射膜が設けられてい
ることが、端面での反射を完全に行うことができるので
好ましい。
ることが、端面での反射を完全に行うことができるので
好ましい。
【００１０】前記傾斜面が前記活性層からの光を前記基
板側に反射させる向きに形成され、該基板が前記活性層
で発生する光に対して透明な材料からなり、該基板の裏
面から光を放射する構造であることが、基板裏面で光の
放射率を調整できるため好ましい。
板側に反射させる向きに形成され、該基板が前記活性層
で発生する光に対して透明な材料からなり、該基板の裏
面から光を放射する構造であることが、基板裏面で光の
放射率を調整できるため好ましい。
【００１１】本発明の半導体レーザは、請求項１記載の
半導体発光素子において、ストライプ状の電流注入領域
が形成され、前記活性層のストライプ状領域に発光部を
有し、該ストライプ状の発光部の両端面が前記発光部か
らの光を前記基板側に反射させる向きの傾斜面とされ、
前記基板の裏面の２カ所の光放射部に反射膜が設けら
れ、該反射膜を共振器の一壁面として該反射膜部分で光
の一部を放射し残部を反射させる構造になっている。
半導体発光素子において、ストライプ状の電流注入領域
が形成され、前記活性層のストライプ状領域に発光部を
有し、該ストライプ状の発光部の両端面が前記発光部か
らの光を前記基板側に反射させる向きの傾斜面とされ、
前記基板の裏面の２カ所の光放射部に反射膜が設けら
れ、該反射膜を共振器の一壁面として該反射膜部分で光
の一部を放射し残部を反射させる構造になっている。
【００１２】前記反射膜が誘電体の多層コート膜からな
り反射率が調整されていることが、共振器壁での反射率
を調整できるので好ましい。
り反射率が調整されていることが、共振器壁での反射率
を調整できるので好ましい。
【００１３】前記光放射部の一方に金属膜が設けられ、
全反射される構造であれば、使用のための出力としての
レーザ光（一方の光放射部から放射されるレーザ光）の
出力を大きくすることができるため好ましい。
全反射される構造であれば、使用のための出力としての
レーザ光（一方の光放射部から放射されるレーザ光）の
出力を大きくすることができるため好ましい。
【００１４】前記光放射部の一方に出力モニター用受光
素子が設けられていることが発光状況を知ることができ
るため好ましい。
素子が設けられていることが発光状況を知ることができ
るため好ましい。
【００１５】前記基板の裏面に半導体回路素子が設けら
れていることが、発光出力をモニターしながら発光出力
の調整などをできるため好ましい。
れていることが、発光出力をモニターしながら発光出力
の調整などをできるため好ましい。
【００１６】前記半導体回路素子が光センサを含んでい
ることが、論理回路とモニター回路を１チップで形成で
きるため好ましい。
ることが、論理回路とモニター回路を１チップで形成で
きるため好ましい。
【００１７】前記基板裏面の光放射部に光学素子が設け
られていることが、素子の小型化を達成するとともに、
半導体レーザのレーザビーム方向と光学素子との位置合
わせが簡単にできるため好ましい。
られていることが、素子の小型化を達成するとともに、
半導体レーザのレーザビーム方向と光学素子との位置合
わせが簡単にできるため好ましい。
【００１８】前記基板の裏面に半導体層が設けられ、該
半導体層と前記基板との屈折率差により前記光放射部の
反射膜を形成し、該光放射部の少なくとも一方の前記半
導体層部に出力窓が設けられていることが、反射膜と半
導体チップとを別々に設けないで一度に形成できるため
好ましい。
半導体層と前記基板との屈折率差により前記光放射部の
反射膜を形成し、該光放射部の少なくとも一方の前記半
導体層部に出力窓が設けられていることが、反射膜と半
導体チップとを別々に設けないで一度に形成できるため
好ましい。
【００１９】
【作用】本発明の半導体発光素子によれば、活性層で発
生した光が活性層内を導波されて端面にくるが、端面が
半導体層の積層面、すなわち活性層に対して４５°の傾
斜面になっているため、半導体層と空気の屈折率差によ
り傾斜面で全反射し、半導体層の積層方向に光が反射さ
れ、導波される。その結果、基板の裏面側から、または
積層された半導体層の表面側から光が放射され、活性層
端面で光が放射される際のエネルギーロスをなくするこ
とができ、それに伴なう発熱の弊害を防止することがで
きる。
生した光が活性層内を導波されて端面にくるが、端面が
半導体層の積層面、すなわち活性層に対して４５°の傾
斜面になっているため、半導体層と空気の屈折率差によ
り傾斜面で全反射し、半導体層の積層方向に光が反射さ
れ、導波される。その結果、基板の裏面側から、または
積層された半導体層の表面側から光が放射され、活性層
端面で光が放射される際のエネルギーロスをなくするこ
とができ、それに伴なう発熱の弊害を防止することがで
きる。
【００２０】また端面を劈開でなくエッチングにより形
成するため、短い共振器長の半導体レーザにすることも
できる。
成するため、短い共振器長の半導体レーザにすることも
できる。
【００２１】本発明の半導体レーザによれば、基板の裏
面側からレーザ光を放射することができるため、共振器
壁とする反射膜を基板裏面に設けることができ、半導体
層のショートのおそれもなく金属膜などによる全反射膜
も可能で、反射率の調整を行い易い。さらにパワーコン
トローラなどの半導体回路素子や、レーザ光の発射部に
ホログラムや凸レンズなどの光学素子を設けることがで
き、使用し易い小型の半導体レーザがえられる。
面側からレーザ光を放射することができるため、共振器
壁とする反射膜を基板裏面に設けることができ、半導体
層のショートのおそれもなく金属膜などによる全反射膜
も可能で、反射率の調整を行い易い。さらにパワーコン
トローラなどの半導体回路素子や、レーザ光の発射部に
ホログラムや凸レンズなどの光学素子を設けることがで
き、使用し易い小型の半導体レーザがえられる。
【００２２】
【実施例】つぎに、本発明の半導体発光素子を図面を参
照しながら詳細に説明する。図１は本発明の半導体発光
素子の一実施例である半導体レーザの外観を示す図、図
２〜４は図１のＡ−Ａ線断面における説明図で、それぞ
れ異なる実施例を示す。図１〜４においては、図６およ
び図７の対応する部分には同じ符号が用いられている。
照しながら詳細に説明する。図１は本発明の半導体発光
素子の一実施例である半導体レーザの外観を示す図、図
２〜４は図１のＡ−Ａ線断面における説明図で、それぞ
れ異なる実施例を示す。図１〜４においては、図６およ
び図７の対応する部分には同じ符号が用いられている。
【００２３】図１に示されるように、本発明の半導体レ
ーザの一実施例は、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単
結晶）などの基板１上にｎ型のＡｌt Ｇａu Ｉｎ1-t-u
Ｎ（０≦ｔ＜１、０＜ｕ≦１、０＜ｔ＋ｕ≦１）などか
らなる０．０１〜０．２μｍ程度の低温バッファ層およ
び２〜５μｍ程度の高温バッファ層からなるバッファ層
２、ｎ型のＡｌr Ｇａs Ｉｎ1-r-s Ｎ（０≦ｔ＜ｒ＜
１、０＜ｓ＜１、０＜ｒ＋ｓ≦１）からなる０．１〜
０．３μｍ程度の下部クラッド層３、ノンドープまたは
ｎ型もしくはｐ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０＜ｘ
＜ｒ、０＜ｘ＋ｙ＜ｒ＋ｓ）からなり、下部クラッド層
３よりバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大
きい０．０５〜０．１μｍ程度の活性層４、下部クラッ
ド層３と同じ組成でｐ型の０．１〜０．３μｍ程度の第
１上部クラッド層６、ｎ型のＧａＮなどからなりストラ
イプ溝が形成された電流阻止層７、第１上部クラッド層
６と同じ組成でｐ型の０．５〜２μｍ程度の第２上部ク
ラッド層８、バッファ層２と同じ組成である０．３〜２
μｍ程度のｐ型のＡｌt Ｇａu Ｉｎ1-t-u Ｎ（０≦ｔ＜
１、０＜ｕ≦１、０＜ｔ＋ｕ≦１）からなるコンタクト
層９が順次積層され、コンタクト層９の表面に上部電極
１０、積層された半導体層の一部をエッチングして露出
した下部クラッド層３またはバッファ層２に下部電極１
２が設けられて、本発明の半導体レーザのチップが形成
されている。
ーザの一実施例は、たとえばサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単
結晶）などの基板１上にｎ型のＡｌt Ｇａu Ｉｎ1-t-u
Ｎ（０≦ｔ＜１、０＜ｕ≦１、０＜ｔ＋ｕ≦１）などか
らなる０．０１〜０．２μｍ程度の低温バッファ層およ
び２〜５μｍ程度の高温バッファ層からなるバッファ層
２、ｎ型のＡｌr Ｇａs Ｉｎ1-r-s Ｎ（０≦ｔ＜ｒ＜
１、０＜ｓ＜１、０＜ｒ＋ｓ≦１）からなる０．１〜
０．３μｍ程度の下部クラッド層３、ノンドープまたは
ｎ型もしくはｐ型のＡｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０＜ｘ
＜ｒ、０＜ｘ＋ｙ＜ｒ＋ｓ）からなり、下部クラッド層
３よりバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大
きい０．０５〜０．１μｍ程度の活性層４、下部クラッ
ド層３と同じ組成でｐ型の０．１〜０．３μｍ程度の第
１上部クラッド層６、ｎ型のＧａＮなどからなりストラ
イプ溝が形成された電流阻止層７、第１上部クラッド層
６と同じ組成でｐ型の０．５〜２μｍ程度の第２上部ク
ラッド層８、バッファ層２と同じ組成である０．３〜２
μｍ程度のｐ型のＡｌt Ｇａu Ｉｎ1-t-u Ｎ（０≦ｔ＜
１、０＜ｕ≦１、０＜ｔ＋ｕ≦１）からなるコンタクト
層９が順次積層され、コンタクト層９の表面に上部電極
１０、積層された半導体層の一部をエッチングして露出
した下部クラッド層３またはバッファ層２に下部電極１
２が設けられて、本発明の半導体レーザのチップが形成
されている。
【００２４】この半導体レーザにおいては、活性層４が
露出する端面が基板面、すなわち積層された半導体層の
積層面に対して４５°をなす傾斜面となっており、該活
性層４内で発生させられるレーザ光はその端面で下方に
向けて反射され、透明な基板１内に導かれることに特徴
がある。すなわち、活性層４で発生し、端面に向かった
光は半導体層の屈折率が２．２で、空気の屈折率は１で
あるため、傾斜面で全反射し、下方に向けて反射する。
ここで端面に向かう光は基板面と平行でない光もあるた
め、傾斜面の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 などからな
る反射膜２０（図２参照）が設けられると漏れる光がな
く完全に反射されて好ましい。またこの傾斜面は図１〜
４に示されるような半導体層側での基板１の面と鋭角を
なす４５°の傾斜面でなくて、半導体層側での角度が鈍
角の１３５°をなす傾斜面で、基板１と反対側に反射さ
せる４５°の傾斜面であってもよい。
露出する端面が基板面、すなわち積層された半導体層の
積層面に対して４５°をなす傾斜面となっており、該活
性層４内で発生させられるレーザ光はその端面で下方に
向けて反射され、透明な基板１内に導かれることに特徴
がある。すなわち、活性層４で発生し、端面に向かった
光は半導体層の屈折率が２．２で、空気の屈折率は１で
あるため、傾斜面で全反射し、下方に向けて反射する。
ここで端面に向かう光は基板面と平行でない光もあるた
め、傾斜面の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 などからな
る反射膜２０（図２参照）が設けられると漏れる光がな
く完全に反射されて好ましい。またこの傾斜面は図１〜
４に示されるような半導体層側での基板１の面と鋭角を
なす４５°の傾斜面でなくて、半導体層側での角度が鈍
角の１３５°をなす傾斜面で、基板１と反対側に反射さ
せる４５°の傾斜面であってもよい。
【００２５】前述の積層された半導体積層１１の端面を
半導体層の積層面に対して４５°をなす傾斜面とするに
は、各半導体層を積層したのち、半導体積層１１が積層
された基板１を４５°傾けて塩素ガス雰囲気の下で反応
性イオンエッチングを行うことによりえられる。このば
あい両端面に傾斜面を設けるばあいには基板１の傾斜方
向を変える必要があるため、２回反応性イオンエッチン
グを行うことになる。。
半導体層の積層面に対して４５°をなす傾斜面とするに
は、各半導体層を積層したのち、半導体積層１１が積層
された基板１を４５°傾けて塩素ガス雰囲気の下で反応
性イオンエッチングを行うことによりえられる。このば
あい両端面に傾斜面を設けるばあいには基板１の傾斜方
向を変える必要があるため、２回反応性イオンエッチン
グを行うことになる。。
【００２６】ここで、この半導体発光素子はチッ化ガリ
ウム系半導体のほかに、ＧａＡｓを主体とし、ＡｌＧａ
Ａｓ系半導体層を上下クラッド層および活性層に用い
て、赤外線もしくは赤色光を発生するものとしてもよ
い。このばあい、基板１はそれぞれの発光色に対して透
明である基板が好ましい。
ウム系半導体のほかに、ＧａＡｓを主体とし、ＡｌＧａ
Ａｓ系半導体層を上下クラッド層および活性層に用い
て、赤外線もしくは赤色光を発生するものとしてもよ
い。このばあい、基板１はそれぞれの発光色に対して透
明である基板が好ましい。
【００２７】また、前記実施例では半導体レーザであっ
たが、活性層がクラッド層により挟持されるダブルヘテ
ロ接合構造で、従来端面から発光されるＬＥＤについて
も、同様に端面で全反射させて基板側またはその反対側
から発光するＬＥＤを形成することができる。
たが、活性層がクラッド層により挟持されるダブルヘテ
ロ接合構造で、従来端面から発光されるＬＥＤについて
も、同様に端面で全反射させて基板側またはその反対側
から発光するＬＥＤを形成することができる。
【００２８】半導体発光素子として半導体レーザを形成
し、透明基板１の裏面に施される具体的な実施例につい
て詳細に説明する。なお図２〜４のいずれについても透
明基板１およびその上層部については半導体レーザを構
成する半導体積層１１およびその中に形成されるレーザ
光路１３だけが示されている。
し、透明基板１の裏面に施される具体的な実施例につい
て詳細に説明する。なお図２〜４のいずれについても透
明基板１およびその上層部については半導体レーザを構
成する半導体積層１１およびその中に形成されるレーザ
光路１３だけが示されている。
【００２９】実施例１ 本実施例は図２に示されるように、基板１の裏面の光放
射部Ａ、Ｂに誘電体の多層コート膜１４ａ、１４ｂが施
された例である。多層コート膜としては、たとえばＳｉ
Ｏ2 膜とアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）膜をそれぞ
れ発光波長λのλ／４の厚さで交互に２層またはそれ以
上設けることにより形成され、λ／４の厚さより少し異
ならせたり、積層数を２〜１０層の範囲で変えたり、誘
電体膜の材料を前述のほかにＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 など
に変えることにより反射率を調整することができ、反射
率が１０〜９０％の範囲で調整される。光放射部Ａ、Ｂ
のうち、実際に半導体レーザとしては一方のみから出力
されればよく、たとえば光放射部Ａからのレーザ光を出
力として使用するばあい、光放射部Ａの反射率を１０〜
３０％と低くし、光放射部Ｂの反射率を７０〜９０％と
高くして殆ど反射し、一部漏れた光によりレーザ光の強
さをモニターすることができる。
射部Ａ、Ｂに誘電体の多層コート膜１４ａ、１４ｂが施
された例である。多層コート膜としては、たとえばＳｉ
Ｏ2 膜とアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）膜をそれぞ
れ発光波長λのλ／４の厚さで交互に２層またはそれ以
上設けることにより形成され、λ／４の厚さより少し異
ならせたり、積層数を２〜１０層の範囲で変えたり、誘
電体膜の材料を前述のほかにＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 など
に変えることにより反射率を調整することができ、反射
率が１０〜９０％の範囲で調整される。光放射部Ａ、Ｂ
のうち、実際に半導体レーザとしては一方のみから出力
されればよく、たとえば光放射部Ａからのレーザ光を出
力として使用するばあい、光放射部Ａの反射率を１０〜
３０％と低くし、光放射部Ｂの反射率を７０〜９０％と
高くして殆ど反射し、一部漏れた光によりレーザ光の強
さをモニターすることができる。
【００３０】なお、図２において２０は活性層４の傾斜
面で全反射させ易くするために設けられたＡｌ2 Ｏ3 、
ＳｉＯ2 などからなる反射膜である。
面で全反射させ易くするために設けられたＡｌ2 Ｏ3 、
ＳｉＯ2 などからなる反射膜である。
【００３１】実施例２ 本実施例は図３に示されるように、一方の光放射部Ｂに
誘電体の多層コート膜ではなく金属膜１５を設けて全反
射させるようにしたものである。このような構成にする
ことにより共振器の両端壁の一方が完全に閉塞されたこ
とになり、放射される光はすべて光放射部Ａから出力さ
れ、大きな出力がえられる。なお、光放射部Ａには実施
例１と同様に誘電体の多層コート膜１４ａが設けられ、
一部は反射して共振器内で充分に発振するように反射率
が調整されている。また、この実施例では出力をモニタ
ーするためのモニター用受光素子は光放射部Ａの近傍に
設けて光放射部Ａから漏れる光を検出することによりモ
ニターすることができる。
誘電体の多層コート膜ではなく金属膜１５を設けて全反
射させるようにしたものである。このような構成にする
ことにより共振器の両端壁の一方が完全に閉塞されたこ
とになり、放射される光はすべて光放射部Ａから出力さ
れ、大きな出力がえられる。なお、光放射部Ａには実施
例１と同様に誘電体の多層コート膜１４ａが設けられ、
一部は反射して共振器内で充分に発振するように反射率
が調整されている。また、この実施例では出力をモニタ
ーするためのモニター用受光素子は光放射部Ａの近傍に
設けて光放射部Ａから漏れる光を検出することによりモ
ニターすることができる。
【００３２】実施例３ 図４は本発明の半導体レーザのさらに他の実施例の模式
図で、本実施例３は、基板１の裏面に半導体回路素子が
設けられていることに特徴がある。図４に示される例で
は基板１の裏面にＳｉやＧａＡｓなどの多結晶膜または
アモルファスＳｉ（α−Ｓｉ）膜を成膜して、たとえば
図５に示されるようなパワーコントローラの簡単な論理
回路を形成し、半導体レーザの出力を制御できるように
したものである。このばあい、レーザ光の出力をモニタ
ーするため、ｐｎ接合を形成してモーター用受光素子１
６を半導体層に形成できる。なお、図４において１７は
半導体層からなる素子形成部で、１８は基板１の裏面で
反射する光の検出部で、出射側のパワーモニターに利用
する。また１９は出力窓で、半導体層が一部エッチング
除去されている。また、図５において、ＬＤが半導体レ
ーザの半導体積層１１（図４参照）からなるレーザダイ
オードで、ＰＤがモニター用受光素子１６（図４参照）
である。このモニター用受光素子１６の電流により、Ｌ
Ｄへの印加電力が調整される。
図で、本実施例３は、基板１の裏面に半導体回路素子が
設けられていることに特徴がある。図４に示される例で
は基板１の裏面にＳｉやＧａＡｓなどの多結晶膜または
アモルファスＳｉ（α−Ｓｉ）膜を成膜して、たとえば
図５に示されるようなパワーコントローラの簡単な論理
回路を形成し、半導体レーザの出力を制御できるように
したものである。このばあい、レーザ光の出力をモニタ
ーするため、ｐｎ接合を形成してモーター用受光素子１
６を半導体層に形成できる。なお、図４において１７は
半導体層からなる素子形成部で、１８は基板１の裏面で
反射する光の検出部で、出射側のパワーモニターに利用
する。また１９は出力窓で、半導体層が一部エッチング
除去されている。また、図５において、ＬＤが半導体レ
ーザの半導体積層１１（図４参照）からなるレーザダイ
オードで、ＰＤがモニター用受光素子１６（図４参照）
である。このモニター用受光素子１６の電流により、Ｌ
Ｄへの印加電力が調整される。
【００３３】本実施例では、基板１の裏面に形成される
半導体層により光放射部Ａでの反射率の調整をすること
ができるが、光放射部での反射率の調整は実施例１また
は２により行い、半導体回路が形成された半導体チップ
を基板１の裏面に接着してもよい。
半導体層により光放射部Ａでの反射率の調整をすること
ができるが、光放射部での反射率の調整は実施例１また
は２により行い、半導体回路が形成された半導体チップ
を基板１の裏面に接着してもよい。
【００３４】また、モニター用のｐｎ接合としては波長
が８００ｎｍ以下であればＧａＡｓからなる半導体材料
でも受光することができる。
が８００ｎｍ以下であればＧａＡｓからなる半導体材料
でも受光することができる。
【００３５】実施例４ 本実施例は図示されていないが、図４の出力窓１９部に
ホログラムや凸レンズなどの光学素子が設けられたもの
で、基板１の裏面に直接設けられるため、レーザビーム
との光軸合わせも容易で簡単に取りつけることができ、
半導体レーザのセットへの組込みが容易になる。ホログ
ラムを設ければ光ディスクへの集光を直接にすることが
でき、凸レンズを設ければ光通信用ユニットとして光フ
ァイバに集光することができる半導体レーザがえられ
る。
ホログラムや凸レンズなどの光学素子が設けられたもの
で、基板１の裏面に直接設けられるため、レーザビーム
との光軸合わせも容易で簡単に取りつけることができ、
半導体レーザのセットへの組込みが容易になる。ホログ
ラムを設ければ光ディスクへの集光を直接にすることが
でき、凸レンズを設ければ光通信用ユニットとして光フ
ァイバに集光することができる半導体レーザがえられ
る。
【００３６】以上の各実施例では、レーザ光はすべて最
終的に基板の裏面より取り出されているが、透明基板１
内に反射板などを内蔵させることにより光の方向転換を
はかって、基板の側面や上面から光が取り出されるもの
としてもよい。また、基板の裏面には、プリズムやレン
ズなどの光学素子の取りつけも、半導体レーザ端面に比
べてずっと容易であるので、その位置での光の方向転換
も容易に行いうる。
終的に基板の裏面より取り出されているが、透明基板１
内に反射板などを内蔵させることにより光の方向転換を
はかって、基板の側面や上面から光が取り出されるもの
としてもよい。また、基板の裏面には、プリズムやレン
ズなどの光学素子の取りつけも、半導体レーザ端面に比
べてずっと容易であるので、その位置での光の方向転換
も容易に行いうる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子は、端面を傾斜
面にして屈折率差による全反射を利用しているため、光
の漏れが少なく、また基板裏面での反射率調整は半導体
積層膜上で行うものではなく金属膜を用いることもで
き、発光効率が向上する。さらに、半導体層の端面での
劣化が起こらないため、耐久性が向上する。また、共振
器長の調整が容易であるため、必要な光出力に応じて活
性層の長さであるチップの大きさも自由に設計されう
る。
面にして屈折率差による全反射を利用しているため、光
の漏れが少なく、また基板裏面での反射率調整は半導体
積層膜上で行うものではなく金属膜を用いることもで
き、発光効率が向上する。さらに、半導体層の端面での
劣化が起こらないため、耐久性が向上する。また、共振
器長の調整が容易であるため、必要な光出力に応じて活
性層の長さであるチップの大きさも自由に設計されう
る。
【００３８】さらには、その半導体発光素子のための基
板を用いて出射ビーム光の方向が自由に調整されるとと
もに、モニター回路などとの一体化がはかられ、全体の
集積度が極めて高く、使い勝手のよい半導体レーザなど
の半導体発光素子がえられる。
板を用いて出射ビーム光の方向が自由に調整されるとと
もに、モニター回路などとの一体化がはかられ、全体の
集積度が極めて高く、使い勝手のよい半導体レーザなど
の半導体発光素子がえられる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施例を示す概略
図である。
図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面における本発明の半導体レ
ーザの一実施例の説明図である。
ーザの一実施例の説明図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面における本発明の半導体レ
ーザの他の実施例の説明図である。
ーザの他の実施例の説明図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面における本発明の半導体レ
ーザのさらに他の実施例の説明図である。
ーザのさらに他の実施例の説明図である。
【図５】パワーコントローラ回路の一例の回路図であ
る。
る。
【図６】従来の半導体レーザの外観を示す図である。
【図７】従来の、チップの基板面に垂直な方向にレーザ
光を取り出すための反射面を備えた半導体レーザの説明
図である。
光を取り出すための反射面を備えた半導体レーザの説明
図である。
１ 基板 ３ 下部クラッド層 ４ 活性層 ６ 上部第１クラッド層 ７ 電流阻止層 ８ 上部第２クラッド層 １３ レーザ光路 １４ａ 多層コート膜 １４ｂ 多層コート膜 １５ 金属膜 １６ モニター用受光素子 １９ 出力窓 ２０ 反射膜
Claims (11)
- 【請求項１】 活性層が両側からクラッド層により挟持
されたサンドイッチ構造を少なくとも有する半導体層が
基板表面に積層され、前記活性層のバンドギャップエネ
ルギーが前記両クラッド層のバンドギャップエネルギー
より小さい材料で形成されるダブルヘテロ接合型の半導
体発光素子であって、前記活性層の少なくとも１つの端
面が前記半導体層の積層面に対して４５°の傾斜面とさ
れ、前記活性層からの光を該積層面と直角方向に反射さ
せる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記傾斜面の表面に反射膜が設けられて
なる請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記傾斜面が前記活性層からの光を前記
基板側に反射させる向きに形成され、該基板が前記活性
層で発生する光に対して透明な材料からなり、該基板の
裏面から光を放射する請求項１または２記載の半導体発
光素子。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体発光素子におい
て、ストライプ状の電流注入領域が形成され、前記活性
層のストライプ状領域に発光部を有する半導体レーザで
あって、該ストライプ状の発光部の両端面が前記発光部
からの光を前記基板側に反射させる向きの傾斜面とさ
れ、前記基板の裏面の２カ所の光放射部に反射膜が設け
られ、該反射膜を共振器の一壁面として該反射膜部分で
光の一部を放射し残部を反射させる半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記反射膜が誘電体の多層コート膜から
なり反射率が調整されてなる請求項４記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項６】 前記光放射部の一方に金属膜が設けら
れ、全反射される請求項４記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記光放射部の一方に出力モニター用受
光素子が設けられてなる請求項４記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記基板の裏面に半導体回路素子が設け
られてなる請求項４、５、６または７記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項９】 前記半導体回路素子が光センサを含んで
なる請求項８記載の半導体レーザ。 - 【請求項１０】 前記基板裏面の光放射部に光学素子が
設けられてなる請求項４、５、６、７、８または９記載
の半導体レーザ。 - 【請求項１１】 前記基板の裏面に半導体層が設けら
れ、該半導体層と前記基板との屈折率差により前記光放
射部の反射膜を形成し、該光放射部の少なくとも一方の
前記半導体層部に出力窓が設けられてなる請求項４記載
の半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23317794A JPH0897514A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 半導体発光素子 |
| US08/892,273 US5974069A (en) | 1994-09-16 | 1997-07-14 | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
| US09/392,456 US6298079B1 (en) | 1994-09-16 | 1999-09-09 | Gallium nitride type laser for emitting blue light |
| US09/392,459 US6274891B1 (en) | 1994-09-16 | 1999-09-09 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23317794A JPH0897514A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897514A true JPH0897514A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16950941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23317794A Pending JPH0897514A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-28 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897514A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141551A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 発光ダイオード |
| JP2009004538A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置 |
| KR101019134B1 (ko) * | 2008-03-25 | 2011-03-03 | 우리엘에스티 주식회사 | 발광소자 및 이의 제조방법 |
| DE102021121115A1 (de) | 2021-08-13 | 2023-02-16 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Spiegel für einen laser, laser und laserbauteil |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23317794A patent/JPH0897514A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002141551A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 発光ダイオード |
| JP2009004538A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置 |
| KR101019134B1 (ko) * | 2008-03-25 | 2011-03-03 | 우리엘에스티 주식회사 | 발광소자 및 이의 제조방법 |
| DE102021121115A1 (de) | 2021-08-13 | 2023-02-16 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Spiegel für einen laser, laser und laserbauteil |
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